畢業(yè)設計（論文）CA6140車床濾油器體設計

1、序言綜合模塊（機制工藝及夾具）畢業(yè)設計是在學完了機械制造技術(shù)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎(chǔ)上進行的又一個實踐性教學環(huán)節(jié)。這次設計使我能綜合運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設計能力，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。 這次畢業(yè)設計中，我所選的零件是“ca6140車床濾油器體”，完成該零件的機械加工工藝規(guī)程的編制及工藝裝備的設計，濾油器在車床上是個必不可少的部件，它有著過濾油液及緩沖的作用。因此在加工時，零件的配合部分需進行精加工，保證其配合準確，提

2、高車床的綜合性能，又因為被加工零件的結(jié)構(gòu)比較復雜，加工難度大，需進行專用夾具的設計與裝配。由于能力所限，經(jīng)驗不足，設計中還有許多不足之處，希望老師多加指教。一、 零件的分析及生產(chǎn)類型的確定1、 零件的作用“ca6140車床濾油器體”如圖1所示。它位于車床主軸箱上圖1：ca6140車床濾油器體零件圖面，主要作用是給主軸箱內(nèi)供油及對油液起沖作用，零件的兩段有兩孔用于油液的進出，零件的中間有一個48h6的外圓柱面，用于與主軸箱以基軸制形式聯(lián)接。2、零件的工藝分析 “ca6140車床濾油器體”的各表面： （1）、零件的左端面（用于精基準加工其他表面）； （2）、螺栓孔3-9（用于聯(lián)接車床主軸箱，起固定

3、作用）；（3）、中心孔38（用于過濾及緩沖油液）；（4）、進出油孔2-11（用于聯(lián)接進出油裝備，流通油液）；（5）、外圓柱面48h6（用于與車床主軸箱聯(lián)接）。 各表面的相互精度要求有：（1）、外圓柱面48h6為基軸制聯(lián)接，尺寸精度為it6；（2）、其他表面無特殊精度要求，除保證其表面粗糙度外，尺寸精度為it14。3、零件的生產(chǎn)類型依設計題目知：qn=8000件/年；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率和廢品率可以取為=5%,=0.5%。由此可得，該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) c6140車床濾油器體的質(zhì)量為1.1kg,查表可知其屬輕型零件，生產(chǎn)類型為中大批量生產(chǎn)。二、 零件毛坯的設計1、 選擇毛坯根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)可知，ca61

4、40濾油器體屬中大批量生產(chǎn)，零件形狀為非全圓柱體，可選零件材料為灰口鑄鐵，毛坯制造選用鑄造毛坯，這樣毛坯與成品相似，加工方便，省工省料。為了提高生產(chǎn)率，鑄造方法選用砂型鑄造，且為機器造型。2、 毛坯尺寸公差與機械加工余量的確定 （1）、求最大輪廓尺寸 根據(jù)零件圖輪廓尺寸，可知，ca6140濾油器體最大輪廓尺寸為102mm。 （2）、選取公差等級ct 鑄造方法按機器造型、鑄件材料按灰鑄鐵，查表得，公差等級ct范圍是812級，取為10級。 （3）、求鑄件尺寸公差 根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件公差等級ct，查表得，公差帶相對與基本尺寸對稱分布。 （4）、求機械加工余量等級 鑄造方法按機器造型、鑄件材料

5、按灰鑄鐵，查表得，機械加工余量等級范圍是eg級，取為f級。、（5）、求ram（要求的機械加工余量） 對所有的加工表面取同一個數(shù)值，由最大輪廓尺寸102mm、機械加工余量等級為f級，得ram數(shù)值為1.5mm。 3、 確定毛坯尺寸上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度ra1.6m。ra1.6m的表面，余量要適當增大。分析零件，各加工表面均為ra1.6m，因此這些表面的毛坯尺寸只需要將零件的尺寸加上余量值即可。零件上孔3-9和進出有口尺寸較小，鑄成實心；a面為單側(cè)加工，則 38盲孔屬內(nèi)腔加工，根據(jù)零件分析，38深度為65不變，徑向為 30盲孔屬內(nèi)腔，且此孔為非配合孔，用鉆床锪出即可，所以30盲孔

6、鑄成實心。48h6外圓柱面的加工，即 如圖2所示，由于38孔的深度和三角形臺階肩寬度的余量和a面余量有關(guān)，a面增量a=105.3-102=3.3mm;所以38孔的毛坯深度=65+3.3=68.3mm;三角形臺階肩寬度=34+3.3=37.3mm。綜合上述，確定毛坯加工部分的尺寸，見表1所示。表1：ca6140車床濾油器體毛坯（鑄件）尺寸。單位：mm。項目a面38徑向38軸向48徑向三角肩寬3-92-1130公差等級ct1010101010加工面基本尺寸10238654834鑄件尺寸公差3.62.6同a面2.8同a面機械加工余量等級ff同a面f同a面rma1.51.5同a面1.5同a面毛坯基本尺

7、寸105.333.768.352.437.30004、 設計毛坯圖（1） 、確定圓角半徑 外圓角半徑 r=1mm; 內(nèi)圓角半徑 r=1mm; 以上所取圓角半徑數(shù)值能保證各表面的加工余量。（2）、確定拔模斜度 本鑄件最大尺寸為h=105.3mm，屬25500mm的鑄件，所以查表，取拔模斜度為1：20。（3） 、確定分型面由鑄件結(jié)構(gòu)分析，選擇左端面作為砂模鑄造機器造型的分型面。 （4）、確定毛坯的熱處理方式 灰鑄鐵濾油器毛坯鑄造后應安排人工時效，溫度，進行消除殘余應力，從而改善加工性。綜合上述，所設計的毛坯圖如圖3所示。圖3： ca6140車床濾油器體毛坯三、 零件的加工工藝設計1、 定位基準的選

8、擇本零件是不規(guī)則多孔零件體，其左端面是設計基準（亦是裝配基準和測量基準），為了避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差，應選左端面為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。 在加工中還可遵循“互為基準”的原則，重復加工38孔和48外圓柱面，使其中心線重合度較高，減小圓跳動度。2、 零件表面加工方法的選擇本零件有平面、內(nèi)孔、外圓柱面、螺紋等加工，材料為ht15-33。以公差等級和表面粗糙度要求，參考本指南有關(guān)資料，其加工方法選擇如下：（1） 、左端面 左端面為精基準加工其它表面，表面粗糙度為ra1.6，加工方法為先車后磨。 （2）、38mm內(nèi)孔 未注公差尺寸，根據(jù)gb1800-79規(guī)定其公差等級按it14，表

9、面粗糙度為ra6.3，由于毛坯上已經(jīng)鑄造出孔留出加工余量，所以選擇先擴孔再鉸孔即可達到要求。 （3）、3-9孔 未注公差尺寸，根據(jù)gb1800-79規(guī)定其公差等級按it14，表面粗糙度為ra6.3，只需用9mm麻花鉆直接在其位置鉆孔即可。 （4）、48外圓柱面 公差等級為it6，表面粗糙度為ra1.6，加工方法可采用粗車精車精磨。 （5）、進出油孔（2-11） 這兩個孔用于聯(lián)接油管，用于輸通油液，密封性需要比較高。連結(jié)部分采用螺紋聯(lián)接。由于毛坯中這兩孔是鑄為實心，所以此部分的加工為先锪沉頭孔，然后在其位置鉆11孔，接著擴孔到16深18mm，最后攻絲m18。3、 擬訂工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)

10、點，應當是使其零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)中已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，除此之外，應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 濾油器體加工包括各圓柱面、孔及端面的加工。按照先加工基準面及先粗后精的原則，該零件加工可按下述工藝路線進行。（1） 、工藝路線方案一 工序 機器砂型鑄造毛坯； 工序 檢驗，清砂； 工序 熱處理； 工序 磨左端面； 工序 鉆38內(nèi)孔及3-9孔； 工序 粗車外圓48； 工序 加工出油口； 工序 加工進油口； 工序 磨48外圓柱面； 工序 檢驗。（2）、工藝路線方案二工序 機器砂型鑄造毛坯； 工序

11、檢驗，清砂； 工序 熱處理； 工序 磨左端面； 工序 車48外圓柱面； 工序 磨48外圓柱面； 工序 鉆3-9孔； 工序 銑30內(nèi)孔面； 工序 擴、鉸38孔； 工序 38孔的倒角； 工序 锪平26； 工序 加工進油口； 工序 加工出油口； 工序 檢驗。 （3）工藝路線方案三工序 機器砂型鑄造毛坯； 工序 檢驗毛坯、清砂； 工序 熱處理； 工序 粗車左端面； 工序 先锪30內(nèi)孔面，再擴38內(nèi)孔； 工序 粗車48外圓，切退刀槽； 工序 鉸38內(nèi)孔，內(nèi)孔倒角； 工序 精車48外圓； 工序 鉆3-9通孔； 工序 磨左端面； 工序 加工出油孔； 工序 加工進油孔； 工序 去毛刺； 工序 精磨48外圓；

12、工序 檢驗。4、工藝方案的比較與分析 上述三個工藝方案的特點在于：方案一，將工序集中，但需要專用機床才能達到加工要求。方案二，工序分散，但工藝按排的加工達不到精度要求。方案三，也是分散工序，工藝安排合理，能滿足用通用機床加工并達到精度的要求，除了選擇萬能性通用機床加工外，還要設計一些專用夾具，提高加工要求和質(zhì)量。因此選用第三個方案較合理，具體如下：工序 機器造型砂模鑄造毛坯； 工序 清砂，檢驗毛坯各尺寸，不得有砂眼缺陷； 工序 熱處理，人工時效溫度，消除殘余應力； 工序 夾外圓，粗車左端面； 工序 先锪30內(nèi)孔面，再擴38內(nèi)孔； 工序 粗車48外圓，切退刀槽； 工序 鉸38內(nèi)孔，內(nèi)孔倒角； 工

13、序 精車48外圓； 工序 鉆3-9通孔； 工序 磨左端面； 工序 加工出油孔（锪26平面，鉆11孔，擴16孔深18mm,攻絲m181.5深14mm）； 工序 加工進油孔（锪26平面，鉆11孔，擴16孔深18mm,攻絲m181.5深12mm）； 工序 用鉗工去毛刺； 工序 精磨48外圓； 工序 檢驗，是否達到要求的精度和粗糙度。四、 工序設計1、 選擇加工設備與工藝裝備 （1）、選擇機床 根據(jù)不同的工序選擇機床。 工序、 屬于備坯階段，不屬于切削加工，由專門的 車間負責。 工序 粗車左端面，選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，根據(jù)工廠內(nèi)的現(xiàn)有設備一般最常用ca6140

14、型臥式車床加工。 工序 先锪30內(nèi)孔面，再擴38內(nèi)孔，精度要求不高，選用立式鉆床進行加工。 工序 粗車48外圓柱面，在切退刀槽。加工中需要換刀具，刀架最好是換位的，所以選擇ca6140最經(jīng)濟。 工序 鉸38內(nèi)孔，內(nèi)孔倒角，選鉆床進行加工。 工序 精車48外圓，選用ca6140進行加工。 工序 鉆3-9通孔，由于是通孔，刀具進給深度可以不嚴格控制，在其位置鉆通孔即可。選用立式加工中心，只要在專用夾具上設計好對刀塊，然后執(zhí)行程序就可以加工出3個9通孔了。 工序x 磨左端面，表面粗糙度ra1.6mm，沒有要求與中心線的垂直度，所以選用普通的端面磨床即可加工達到要求。 工序、加工進（出）油口孔，選用搖

15、臂鉆床進行加工。 工序 精磨48外圓，公差等級為it6，表面粗糙度為ra1.6mm，精度要求比較高，所以這里選用外圓磨床進行加工。（2）、選擇夾具 工序 選用三爪自定心卡盤。工序、 都選用專用夾具。（3）選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具。在車床上加工的工序 一般選用硬質(zhì)合金車刀。切刀槽宜選用高速鋼。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性，應選用可轉(zhuǎn)位車刀架。在鉆床上機加工的工序 麻花鉆，锪頭鉆，倒孔鉆等。（4） 選擇量具 加工部分的量具工序 卡尺； 工序 卡尺； 工序 卡尺； 工序 卡尺；工序 卡尺； 工序 卡尺； 工序 卡尺； ； 工序 卡尺，螺紋塞規(guī)； 工序 卡尺，螺紋塞規(guī)； 工序 千分尺。綜合上述，ca6

16、140車床濾油器體的工藝過程如表2所示。表2：ca6140車床濾油器體的工藝過程及設備工序號工序內(nèi)容機床備注00機器砂型鑄造毛坯附表205檢驗毛坯、清砂附表310熱處理附表420粗車左端面ca6140附表530先锪30內(nèi)孔面，再擴38內(nèi)孔立式鉆床附表640粗車48外圓，車退刀槽ca6140附表750鉸38內(nèi)孔，倒角搖臂鉆床附表860精車48外圓ca1640附表970鉆3-9通孔立式加工中心附表1080磨左端面端面磨床附表1190加工出油孔搖臂鉆床附表12100加工進油孔搖臂鉆床附表13110去毛刺附表14120精磨48外圓外圓磨床附表15130檢驗附表16 2、 確定工序尺寸 根據(jù)各原始資料及

17、制定的零件加工工藝路線，采用計算與查表相結(jié)合的方法確定各工序加工余量，中間工序公差按經(jīng)濟精度選定，上下偏差按入體原則標注，確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下： “ca6140車床濾油器體”零件材料為灰口鑄鐵，硬度hb207233，毛坯的重量約為1.1千克。生產(chǎn)類型為中批或大批，采用機械砂型鑄造毛坯。（1）、確定圓柱面的工序尺寸38，30，11，3-9由于無特殊加工精度等，在滿足其表面粗糙度的條件下直接鉆孔或擴孔來完成。外圓柱面46h6和46： 46粗糙度為ra6.3,精度等級為it14，考慮其長度為14mm,因為砂型鑄造等級為it14左右，能滿足加工需求，因此直接鑄造成型。

18、48h6所需精度要求高，需進行粗車精車精磨。精車此時直徑余量為0.9mm，精磨此時直徑余量為0.1mm， 剩下的粗車時直徑余量為52.4-48-0.9=3.4mm，能滿足加工要求，考慮48h6長度為40，精度等級為14，由鑄造直接完成。48h6的外圓柱面的加工余量表如下。表3:48h6外圓柱面的加工工序尺寸（單位：mm）工序名稱工序雙邊余量工序公差工序基本尺寸工序尺寸及公差精磨0.1it6(0-0.016)48精車0.9it7(0-0.025)48.1粗車3.4it11(0-0.160)49毛坯f(0-3.6)52.4 表4：各加工工序的工序尺寸工序工位工位尺寸i鑄造毛坯機器砂型鑄造毛坯參見毛

19、坯圖所示ii備坯檢驗毛坯、清砂熱處理人工時效車左端面粗車左端面保長102.5mm锪30內(nèi)孔，擴38內(nèi)孔先锪30內(nèi)孔平面锪30內(nèi)孔保長70.5mm再擴38內(nèi)孔擴內(nèi)孔至37，保長65.5mm車48外圓和退刀槽粗車48外圓車外圓至49車退刀槽3x1.5mm鉸38內(nèi)孔和倒角鉸38內(nèi)孔鉸內(nèi)孔至38，保長65.5mm內(nèi)孔倒角1c精車48外圓精車48外圓精車外圓至48.1鉆3-9通孔鉆3-9通孔鉆3-9通孔磨左端面磨左端面保長102mm加工出油口空口锪平锪平26鉆孔鉆11孔深32mm擴孔擴孔至16孔，深18mm攻絲攻絲m18x1.5，深14加工進油口孔口锪平锪平26鉆孔鉆11孔通至下一平面擴孔擴孔至16孔

20、8mm攻絲攻絲m18x1.5，深12xiii去毛刺去毛刺x精磨48外圓精磨48外圓精磨外圓至48x檢驗檢驗車削48外圓表面加工材料ht150， hbs 160-180，鑄件，有外皮；工件尺寸坯件54，車削后48mm，加工長度= 40mm， 加工要求車削后表面粗糙度為ra1.6m； 車床ca6140由工件是鑄造毛坯，加工余量達3mm，而加工要求又較高（ra1.6m），分三次走刀，粗車加工余量取為1.7mm，半精車加工余量取為1mm，精車加工余量取為0.3mm。1. 粗車 （l）選擇刀具yg6硬質(zhì)合金車刀 根據(jù)表12，粗車灰鑄鐵，可選擇yg牌號硬質(zhì)合金。 車刀幾何形狀 kr=60 ,kr=10,0

21、 = 6, 0=12,s=3, =1mm，01=-5,b1=0.3mm （2）選擇切削用量1）確定切削深度。ap=(54-50.6)/2=1.7mm2） 定進給量 f根據(jù)表 14，f=0.50.6 3） 按ca6140車床選擇f=0.56（3）車刀磨鈍標準及壽命根據(jù)表19，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，車刀壽命 t 60min。 (4)確定切削速度。可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出。 根據(jù)表111，當用yt6硬質(zhì)合金車刀加工灰鑄鐵。切削速度 vt 114mmin。 切削速度的修正系數(shù)為ktv1.0，kkrv0.88，ksv08， ktv=1.0, kkv=1.0 vc=vt*kv=114*

22、0.8*0.88=71.1m/minn=435r/min根據(jù)ca6140車床 選擇nc=450r/min實際vc=76.3m/min切削速度的計算公式vc=kv 查表知cv=158,xv=0.15,yv=0.4,m=0.2 kv=kmvktvkkrvksvktvkkv=1.21*0.88*0.8=0.852代入得vc=67.4m/minn=412r/min按ca6140車床選擇nc=450r/min 所以vc=76.3m/min(5)校檢機床得功率由表知 pc=1.7kw切削功率的修正系數(shù)kkrpc=kkrfc=0.94 , k0pc= k0fc 1.0=1.0實際切削功率pc=1.7*0.9

23、4=1.598kw也可用公式計算：pc=fcvc/6*104由表知：fc=1700n 切削力的修正系數(shù)kkrfc=0.94,k0fc=1.0 fc=1700*0.94=1598npc=1.9kw由ca6140車床說明，當nc=450r/min車床允許的功率pe=7.5kw pcpe所以所選之切削用量可在ca6140車床上進行車削用量 ap=1.7mm, f=0.56mm/r, n=450r/min, vc=76.3m/min(6)基本工時tm= l=l+y+ 其中查表知l=40, y+=2.7mmtm=0.17min2. 半精車 （l）選擇刀具yg6硬質(zhì)合金車刀 根據(jù)表12，粗車灰鑄鐵，可選擇

24、yg牌號硬質(zhì)合金。 車刀幾何形狀 kr=45 ,kr=5,0 = 8, 0=12,s=3, =1mm，01=-5,b1=0.3mm （2）選擇切削用量1) 確定切削深度。ap=(50.6-48.6)/2=1mm2) 確定進給量 f，半精加工進給量主要受加工表面粗糙度的限制。 當表面粗糙度 ra3.2um, =1mm，f=0.25-0.4mm/r, 由ca6140車床選擇 f=0.3（3）車刀磨鈍標準及壽命根據(jù)表19，車刀后刀面最大磨損量取為0.7mm，車刀壽命 t 60min。 (4)確定切削速度?？筛鶕?jù)公式計算，也可直接由表中查出。 根據(jù)表111，當用yt6硬質(zhì)合金車刀加工灰鑄鐵。切削速度

25、vt 144mmin。 vc=vt*kv=144*1.0=144m/minn=906r/min根據(jù)ca6140車床 選擇nc=900r/min實際vc=143m/min(5)校檢機床功率由表知 pc=2kw pcpe 故可以選用切削用量 ap=1mm, f=0.3mm/r, n=900r/min, vc=143m/min(6)基本工時tm= l=l+y+ 其中查表知l=40, y+=2mmtm=0.16min3. 精車 （l）選擇刀具yg6硬質(zhì)合金車刀 車刀與半精車時相同 （2）選擇切削用量1) 確定切削深度。ap=(48.6-48)/2=0.3mm2) 確定進給量 f，精加工進給量主要受加工

26、表面粗糙度的限制。 當表面粗糙度 ra1.6um, =1mm，f=0.15-0.2mm/r, 由ca6140車床選擇 f=0.16（3）車刀磨鈍標準及壽命根據(jù)表19，車刀后刀面最大磨損量取為0.7mm，車刀壽命 t 60min。 (4)確定切削速度?？筛鶕?jù)公式計算，也可直接由表中查出。 根據(jù)表111，當用yt6硬質(zhì)合金車刀加工灰鑄鐵。切削速度 vt 163mmin。 vc=vt*kv=163*1.0=163m/minn=1068r/min根據(jù)ca6140車床 選擇nc=1120r/min實際vc=171m/min(5)校檢機床功率由表知 pc=2kw pcpe 故可以選用切削用量 ap=0.3

27、mm, f=0.16mm/r, n=1120r/min, vc=171m/min(6)基本工時tm= l=l+y+ 其中查表知l=40, y+=1.5mmtm=0.23min五、 夾具的設計本夾具是工序xii用11麻花鉆直接鉆斜孔的專用夾具，在z39搖臂鉆床是加工出11斜孔（通孔）。所設計的夾具裝配圖如附圖3所示，夾具體零件圖如附圖4所示。有關(guān)說明如下：1、工件的定位（1）、定位方案 所加工的11孔是一斜孔，本工序加工要求保證的位置精度主要是11中心線與26沉頭孔平面的交點f到a面的尺寸94it14；即。根據(jù)基準重合原則，應選端面a為主要定位基準。該工序鉆斜孔時受力不大，但受力不平衡，所以要實

28、現(xiàn)完全定位，在此可以用“一面兩孔”定位原則，已知端面a為主要定位基準，然圖6：工件的定位與夾緊后可以再選38孔和下面的9孔作為定位孔。端面a可以限制3個自由度，38孔與定位銷配合可以限制2個自由度，9孔與定位銷配合可限制1個自由度，即實現(xiàn)完全定位。（2） 計算定位銷尺寸 （a） (b)圖7：定位銷 38孔選用圓柱銷定位，9孔選用菱形銷定位。下面只計算定位銷的配合尺寸，其余尺寸按標準查表。、確定兩銷中心距 按it14查表，得9孔的公差為0.36mm，38孔的公差為0.62mm。取孔的中心偏差等于孔的公差的1/5，則9孔的中心偏差為，38孔的中心偏差為。那么兩孔中心距偏差為。兩孔偏差較大，那么兩銷中心距的偏差為。、確定圓柱定位銷直徑尺寸 取 、確定菱形銷寬度b和b值 如圖7（b）所示的菱形銷。查表可得 b=4mm ， b=7mm計算菱形銷的直徑尺寸 取偏差為g6，查表得mm上述式中