CA6140车床滤油器体滤油器体工艺夹具设计【钻11斜孔】毕业设计论文.doc

XX大学

课程设计

滤油器体工艺夹具设计

21

目　　录

1 零件的分析及生产类型的确定 3
1.1零件的作用 3
1.2 零件的工艺分析 4
1.3 零件的生产类型 4
2 零件毛坯的设计 4
2.1 选择毛坯 4
2.2 毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定 5
2.3 确定毛坯尺寸 5
2.4 设计毛坯图 7
3 零件的加工工艺设计 8
3.1 定位基准的选择 8
3.2 零件表面加工方法的选择 8
3.3 拟订工艺路线 8
3.4 工艺方案的比较与分析 10
3.5 工序设计 11
3.5.1 选择加工设备与工艺装备 11
3.5.2 确定工序尺寸 13
4 夹具的设计 16
4.1 工件的定位 16
4.2 夹紧装置 18
4.3 定位误差分析 18
4.4 对刀装置 19
4.5 设计小结 19
参考文献 21

1 零件的分析及生产类型的确定
1.1零件的作用
“CA6140车床滤油器体”如图1所示。它位于车床主轴箱上
图1：CA6140车床滤油器体零件图

面，主要作用是给主轴箱内供油及对油液起冲作用，零件的两段有两孔用于油液的进出，零件的中间有一个48h6的外圆柱面，用于与主轴箱以基轴制形式联接。

1.2 零件的工艺分析
“CA6140车床滤油器体”的各表面：
（1）、零件的左端面（用于精基准加工其他表面）；
（2）、螺栓孔3-9（用于联接车床主轴箱，起固定作用）；
（3）、中心孔38（用于过滤及缓冲油液）；
（4）、进出油孔2-11（用于联接进出油装备，流通油液）；
（5）、外圆柱面48h6（用于与车床主轴箱联接）。

各表面的相互精度要求有：
（1）、外圆柱面48h6为基轴制联接，尺寸精度为IT6；
（2）、其他表面无特殊精度要求，除保证其表面粗糙度外，尺寸精度为IT14。
1.3 零件的生产类型
依设计题目知：Qn=8000件/年；
结合生产实际，备品率和废品率可以取为=5%,=0.5%。由此可得，该零件的生产纲领

C6140车床滤油器体的质量为1.1kg,查表可知其属轻型零件，生产类型为中大批量生产。

2 零件毛坯的设计
2.1 选择毛坯
根据生产纲领可知，CA6140滤油器体属中大批量生产，零件形状为非全圆柱体，可选零件材料为灰口铸铁，毛坯制造选用铸造毛坯，这样毛坯与成品相似，加工方便，省工省料。为了提高生产率，铸造方法选用砂型铸造，且为机器造型。

2.2 毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定
（1）、求最大轮廓尺寸
根据零件图轮廓尺寸，可知，CA6140滤油器体最大轮廓尺寸为102mm。
（2）、选取公差等级CT
铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，查表得，公差等级CT范围是8~12级，取为10级。
（3）、求铸件尺寸公差
根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，查表得，公差带相对与基本尺寸对称分布。
（4）、求机械加工余量等级
铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，查表得，机械加工余量等级范围是E~G级，取为F级。、
（5）、求RAM（要求的机械加工余量）
对所有的加工表面取同一个数值，由最大轮廓尺寸102mm、机械加工余量等级为F级，得RAM数值为1.5mm。

2.3 确定毛坯尺寸
上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra1.6m。Ra1.6m的表面，余量要适当增大。
分析零件，各加工表面均为Ra1.6m，因此这些表面的毛坯尺寸只需要将零件的尺寸加上余量值即可。
零件上孔3-9和进出有口尺寸较小，铸成实心；A面为单侧加工，则

38盲孔属内腔加工，根据零件分析，38深度为65不变，径向为

30盲孔属内腔，且此孔为非配合孔，用钻床锪出即可，所以30盲孔铸成实心。
48h6外圆柱面的加工，即

如图2所示，由于38孔的深度和三角形台阶肩宽度的余量和A面余量有关，A面增量a=105.3-102=3.3mm;所以38孔的毛坯深度=65+3.3=68.3mm;三角形台阶肩宽度=34+3.3=37.3mm。

图2：根据零件尺寸计算的毛坯尺寸

综合上述，确定毛坯加工部分的尺寸，见表1所示。
表1：CA6140车床滤油器体毛坯（铸件）尺寸。单位：mm。
项目
A面
38径向
38轴向
48径向
三角肩宽
3-9
2-11
30
公差等级CT
10
10
10
10
10
—
—
—
加工面基本尺寸
102
38
65
48
34
—
—
—
铸件尺寸公差
3.6
2.6
同A面
2.8
同A面
—
—
—
机械加工余量等级
F
F
同A面
F
同A面
—
—
—
RMA
1.5
1.5
同A面
1.5
同A面
—
—
—
毛坯基本尺寸
105.3
33.7
68.3
52.4
37.3
0
0
0

2.4 设计毛坯图
（1） 、确定圆角半径
外圆角半径 r=1mm;
内圆角半径 R=1mm;
以上所取圆角半径数值能保证各表面的加工余量。
（2）、确定拔模斜度
本铸件最大尺寸为h=105.3mm，属25~500mm的铸件，所以查表，取拔模斜度为1：20。
（3） 、确定分型面
由铸件结构分析，选择左端面作为砂模铸造机器造型的分型面。
（4）、确定毛坯的热处理方式
灰铸铁滤油器毛坯铸造后应安排人工时效，温度，进行消除残余应力，从而改善加工性。
综合上述，所设计的毛坯图如图3所示。

图3： CA6140车床滤油器体毛坯

3 零件的加工工艺设计
3.1 定位基准的选择
本零件是不规则多孔零件体，其左端面是设计基准（亦是装配基准和测量基准），为了避免由于基准不重合而产生的误差，应选左端面为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。
在加工中还可遵循“互为基准”的原则，重复加工38孔和48外圆柱面，使其中心线重合度较高，减小圆跳动度。

3.2 零件表面加工方法的选择
本零件有平面、内孔、外圆柱面、螺纹等加工，材料为HT15-33。以公差等级和表面粗糙度要求，参考本指南有关资料，其加工方法选择如下：
（1） 、左端面
左端面为精基准加工其它表面，表面粗糙度为Ra1.6，加工方法为先车后磨。
（2）、38mm内孔
未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3，由于毛坯上已经铸造出孔留出加工余量，所以选择先扩孔再铰孔即可达到要求。
（3）、3-9孔
未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3，只需用9mm麻花钻直接在其位置钻孔即可。
（4）、48外圆柱面
公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra1.6，加工方法可采用粗车——精车——精磨。
（5）、进出油孔（2-11）
这两个孔用于联接油管，用于输通油液，密封性需要比较高。连结部分采用螺纹联接。由于毛坯中这两孔是铸为实心，所以此部分的加工为先锪沉头孔，然后在其位置钻11孔，接着扩孔到16深18mm，最后攻丝M18。

3.3 拟订工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是使其零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领中已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，除此之外，应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
滤油器体加工包括各圆柱面、孔及端面的加工。按照先加工基准面及先粗后精的原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。
（1） 、工艺路线方案一
工序ⅰ 机器砂型铸造毛坯；
工序ⅱ 检验，清砂；
工序ⅲ 热处理；
工序ⅳ 磨左端面；
工序ⅴ 钻38内孔及3-9孔；
工序ⅵ 粗车外圆48；
工序ⅶ 加工出油口；
工序ⅷ 加工进油口；
工序ⅸ 磨48外圆柱面；
工序ⅹ 检验。

（2）、工艺路线方案二
工序ⅰ 机器砂型铸造毛坯；
工序ⅱ 检验，清砂；
工序ⅲ 热处理；
工序ⅳ 磨左端面；
工序ⅴ 车48外圆柱面；
工序ⅵ 磨48外圆柱面；
工序ⅶ 钻3-9孔；
工序ⅷ 铣30内孔面；
工序ⅸ 扩、铰38孔；
工序ⅹ 38孔的倒角；
工序ⅹⅰ 锪平26；
工序ⅹⅱ 加工进油口；
工序ⅹⅲ 加工出油口；
工序ⅹⅳ 检验。

（3）工艺路线方案三
工序ⅰ 机器砂型铸造毛坯；
工序ⅱ 检验毛坯、清砂；
工序ⅲ 热处理；
工序ⅳ 粗车左端面；
工序ⅴ 先锪30内孔面，再扩38内孔；
工序ⅵ 粗车48外圆，切退刀槽；
工序ⅶ 铰38内孔，内孔倒角；
工序ⅷ 精车48外圆；
工序ⅸ 钻3-9通孔；
工序ⅹ 磨左端面；
工序ⅹⅰ 加工出油孔；
工序ⅹⅱ 加工进油孔；
工序ⅹⅲ 去毛刺；
工序ⅹⅳ 精磨48外圆；
工序ⅹⅴ 检验。

3.4 工艺方案的比较与分析
上述三个工艺方案的特点在于：方案一，将工序集中，但需要专用机床才能达到加工要求。方案二，工序分散，但工艺按排的加工达不到精度要求。方案三，也是分散工序，工艺安排合理，能满足用通用机床加工并达到精度的要求，除了选择万能性通用机床加工外，还要设计一些专用夹具，提高加工要求和质量。因此选用第三个方案较合理，具体如下：
工序ⅰ 机器造型砂模铸造毛坯；
工序ⅱ 清砂，检验毛坯各尺寸，不得有砂眼缺陷；
工序ⅲ 热处理，人工时效温度，消除残余应力；
工序ⅳ 夹外圆，粗车左端面；
工序ⅴ 先锪30内孔面，再扩38内孔；
工序ⅵ 粗车48外圆，切退刀槽；
工序ⅶ 铰38内孔，内孔倒角；
工序ⅷ 精车48外圆；
工序ⅸ 钻3-9通孔；
工序ⅹ 磨左端面；
工序ⅹⅰ 加工出油孔（锪26平面，钻11孔，扩16孔深18mm,攻丝M181.5深14mm）；
工序ⅹⅱ 加工进油孔（锪26平面，钻11孔，扩16孔深18mm,攻丝M181.5深12mm）；
工序ⅹⅲ 用钳工去毛刺；
工序ⅹⅳ 精磨48外圆；
工序ⅹⅴ 检验，是否达到要求的精度和粗糙度。

3.5 工序设计
3.5.1 选择加工设备与工艺装备
（1）、选择机床
根据不同的工序选择机床。
① 工序ⅰ、ⅱ、ⅲ
属于备坯阶段，不属于切削加工，由专门的 车间负责。
② 工序ⅸ
粗车左端面，选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，根据工厂内的现有设备一般最常用CA6140型卧式车床加工。
③ 工序ⅴ
先锪30内孔面，再扩38内孔，精度要求不高，选用立式钻床进行加工。
④ 工序ⅵ
粗车48外圆柱面，在切退刀槽。加工中需要换刀具，刀架最好是换位的，所以选择CA6140最经济。
⑤ 工序ⅶ
铰38内孔，内孔倒角，选钻床进行加工。
⑥ 工序ⅷ
精车48外圆，选用CA6140进行加工。
⑦ 工序ⅸ
钻3-9通孔，由于是通孔，刀具进给深度可以不严格控制，在其位置钻通孔即可。选用立式加工中心，只要在专用夹具上设计好对刀块，然后执行程序就可以加工出3个9通孔了。
⑧ 工序x
磨左端面，表面粗糙度Ra1.6mm，没有要求与中心线的垂直度，所以选用普通的端面磨床即可加工达到要求。
⑨ 工序ⅹⅰ、ⅹⅱ
加工进（出）油口孔，选用摇臂钻床进行加工。
⑩ 工序ⅹⅳ
精磨48外圆，公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra1.6mm，精度要求比较高，所以这里选用外圆磨床进行加工。

（2）、选择夹具
工序ⅳ 选用三爪自定心卡盘。
工序ⅴ、ⅵ、ⅶ、ⅷ、ⅸ、ⅹ、ⅹⅰ、ⅹⅱ、ⅹⅳ 都选用专用夹具。

（3）选择刀具
根据不同的工序选择刀具。
①在车床上加工的工序
一般选用硬质合金车刀。切刀槽宜选用高速钢。为提高生产率及经济性，应选用可转位车刀架。
②在钻床上机加工的工序
麻花钻，锪头钻，倒孔钻等。
（4） 选择量具
① 加工部分的量具
工序ⅳ 卡尺；
工序ⅴ 卡尺；
工序ⅵ 卡尺；
工序ⅶ 卡尺；
工序ⅷ 卡尺；
工序ⅸ 卡尺；
工序ⅹ 卡尺； ；
工序ⅹⅰ 卡尺，螺纹塞规；
工序ⅹⅱ 卡尺，螺纹塞规；
工序ⅹⅳ 千分尺。
② 检验部分的量具
检查内容 测量工具
砂眼、清砂是否干净、裂缝 观察表面及磁力探伤；
轴向尺寸 卡尺；
外圆径向尺寸 外径千分尺；
角度 角度卡尺；
孔内径 内径千分尺；
检查粗糙度 专用仪器；
检查配合表面精度 专用仪器。
综合上述，CA6140车床滤油器体的工艺过程如表2所示。
表2：CA6140车床滤油器体的工艺过程及设备
工序号
工序内容
机床
备注
00
机器砂型铸造毛坯
——
附表2
05
检验毛坯、清砂
——
附表3
10
热处理
——
附表4
20
粗车左端面
CA6140
附表5
30
先锪30内孔面，再扩38内孔
立式钻床
附表6
40
粗车48外圆，车退刀槽
CA6140
附表7
50
铰38内孔，倒角
摇臂钻床
附表8
60
精车48外圆
CA1640
附表9
70
钻3-9通孔
立式加工中心
附表10
80
磨左端面
端面磨床
附表11
90
加工出油孔
摇臂钻床
附表12
100
加工进油孔
摇臂钻床
附表13
110
去毛刺
——
附表14
120
精磨48外圆
外圆磨床
附表15
130
检验
——
附表16

3.5.2 确定工序尺寸
根据各原始资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：
“CA6140车床滤油器体”零件材料为灰口铸铁，硬度HB207～233，毛坯的重量约为1.1千克。生产类型为中批或大批，采用机械砂型铸造毛坯。
（1）、确定圆柱面的工序尺寸
①38，30，11，3-9由于无特殊加工精度等，在满足其表面粗糙度的条件下直接钻孔或扩孔来完成。
②外圆柱面46h6和46：
46粗糙度为Ra6.3,精度等级为IT14，考虑其长度为14mm,因为砂型铸造等级为IT14左右，能满足加工需求，因此直接铸造成型。
48h6所需精度要求高，需进行粗车—精车—精磨。精车此时直径余量为0.9mm，精磨此时直径余量为0.1mm， 剩下的粗车时直径余量为52.4-48-0.9=3.4mm，能满足加工要求，考虑48h6长度为40，精度等级为14，由铸造直接完成。48h6的外圆柱面的加工余量表如下。
表3:48h6外圆柱面的加工工序尺寸（单位：mm）
工序名称
工序双边余量
工序公差
工序基本尺寸
工序尺寸及公差
精磨
0.1
IT6(0-0.016)
48

精车
0.9
IT7(0-0.025)
48.1

粗车
3.4
IT11(0-0.160)
49

毛坯

F(0-3.6)
52.4

(2)确定轴向工序尺寸
综合上述，加工的工序尺寸如表4所示。
表4：各加工工序的工序尺寸
工序
工位
工位尺寸
I铸造毛坯
机器砂型铸造毛坯
参见毛坯图所示
II备坯
检验毛坯、清砂
——
Ⅲ热处理
人工时效
——
Ⅳ车左端面
粗车左端面
保长102.5mm
Ⅴ锪30内孔，扩38内孔
先锪30内孔平面
锪30内孔保长70.5mm
再扩38内孔
扩内孔至37，保长65.5mm
Ⅵ车48外圆和退刀槽
粗车48外圆
车外圆至49
车退刀槽
3x1.5mm
Ⅶ铰38内孔和倒角
铰38内孔
铰内孔至38，保长65.5mm
内孔倒角
1C
Ⅷ精车48外圆
精车48外圆
精车外圆至48.1
Ⅸ钻3-9通孔
钻3-9通孔
钻3-9通孔
Ⅹ磨左端面
磨左端面
保长102mm
Ⅺ加工出油口
空口锪平
锪平26
钻孔
钻11孔深32mm
扩孔
扩孔至16孔，深18mm
攻丝
攻丝M18x1.5，深14
Ⅻ加工进油口
孔口锪平
锪平26
钻孔
钻11孔通至下一平面
扩孔
扩孔至16孔 8mm
攻丝
攻丝M18x1.5，深12
XIII去毛刺
去毛刺
——
XⅣ精磨48外圆
精磨48外圆
精磨外圆至48
XⅤ检验
检验
——

4 夹具的设计
本夹具是工序XII用11麻花钻直接钻斜孔的专用夹具，在Z39摇臂钻床是加工出11斜孔（通孔）。所设计的夹具装配图如附图3所示，夹具体零件图如附图4所示。有关说明如下：
4.1 工件的定位
（1）、定位方案
所加工的11孔是一斜孔，本工序加工要求保证的位置精度主要是11中心线与26沉头孔平面的交点F到A面的尺寸94IT14；即。根据基准重合原则，应选端面A为主要定位基准。该工序钻斜孔时受力不大，但受力不平衡，所以要实现完全定位，在此可以用“一面两孔”定位原则，已知端面A为主要定位基准，然

图6：工件的定位与夹紧
后可以再选38孔和下面的9孔作为定位孔。端面A可以限制3个自由度，38孔与定位销配合可以限制2个自由度，9孔与定位销配合可限制1个自由度，即实现完全定位。

（2） 计算定位销尺寸

（a） (b)
图7：定位销
38孔选用圆柱销定位，9孔选用菱形销定位。下面只计算定位销的配合尺寸，其余尺寸按标准查表。
①、确定两销中心距
按IT14查表，得9孔的公差为0.36mm，38孔的公差为0.62mm。取孔的中心偏差等于孔的公差的1/5，则9孔的中心偏差为，38孔的中心偏差为。那么两孔中心距偏差为。两孔偏差较大，那么两销中心距的偏差为。
②、确定圆柱定位销直径尺寸
取
③、确定菱形销宽度b和B值
如图7（b）所示的菱形销。查表可得
b=4mm ， B=7mm
④计算菱形销的直径尺寸

取偏差为g6，查表得mm
上述式中的：
——削边销与孔配合的最小间隙，单位为mm;
b——削边销的宽度，单位为;
——分别为工件上两孔中心距公差和夹具上两销中心距公差，单位为mm；
——工件上削边销定位孔直径，单位为mm；
——削边销直径尺寸，单位为mm。

4.2 夹紧装置
入图8所示，这是专门设计的夹紧元件。参见夹具装配图，把夹紧元件套入零件的外圆柱面，然后顺时针旋转将套筒的两翼卡入夹具体的契形口中，契形口是按一定角度设计的，可让两翼受力时产生摩擦力而自锁，达到夹紧作用。

图8：契形双翼套筒

4.3 定位误差分析
如图6所示。
所加工的是11斜孔，本工序加工要求保证的位置精度主要是11孔中心线与沉头孔平面的交点到左端面A的尺寸。
由于左端面A是主要定位基准，那么定位基准与工序基准重合；
由于定位副制造误差引起的定位误差是受两定位销影响的；在左端面A平面方向移动的定位误差由38圆柱销确定，由于圆柱销与38孔为过盈配合，所以。绕端面A的垂直线旋转方向的定位误差由9菱形销确定，9孔的尺寸为，菱形销为mm，那么。由上述得，由三角函数关系换算成尺寸方向得。那么，该方案的定位误差小于该工序尺寸制造公差087mm的1/3 （），该定位方案可行。

4.4 对刀装置
如装配图所示，由专用夹具的定位与夹紧，11变为竖直孔，只要让钻头竖直进给加工就可以了。
由于零件是斜着安装到夹具上的，为了方便装卸工件，把钻模板设计成铰链翻开式的。
已知生产类型为中大批量生产，而且钻好11孔后好要进行扩孔与攻丝，就需要更换刀具，所以选用快换钻套比较合适。
2、 夹具体
工件的定位是由夹具体的斜面和两个可换定位销连接起来的。然后通过双翼套筒卡在夹具体的契形口里实现夹紧。通过钻模板连接套筒和夹具体，实现对刀。这样该夹具便有机连接起来，实现了定位、夹紧、对刀等功能。
3、 结构特点
该夹具结构简单，操作方便。
夹紧是通过双翼套筒的契形自锁实现的，而钻模板用铰链翻开式，解决了空间问题，使工件装卸变得方便。
本夹具更换钻套后，又可以进行16扩孔和M18X1.5mm攻丝的工位。

4.5 设计小结
这是我大学期间，在学完全部课程和生产实习之后的又一次实践性学习。经过了3个星期努力，我终于完成了任务。
在这次毕业设计中，使我懂得了运用学过的知识，把理论融入到实践中。以前在课本中不明白的很多问题，也得到了彻底的解决。
这次毕业设计主要是根据要求设计工艺和某道工序的专用夹具。设计工艺与设计夹具，我都是第一次实践，经过老师的指导，我都顺利完成了。
在毕业设计中，我懂得了解决问题并不是只有一种方法的道理，要实事求是，要以花钱少办好事为原则，这样才能成为一名优秀的设计人员。
在此，感谢学校和各位老师给了我这个难得的学习机会，我将会更努力地完成我的学业，为校争光！

参考文献

〈〈机械制造技术基础毕业设计指南〉〉
主编：宗凯 化学工业出版社

〈〈机械制造工艺学〉〉
主编：陈明 机械工业出版社

〈〈机械制造技术基础毕业设计指导教程〉〉
主编：邹青 机械工业出版社

〈〈机械设计毕业设计手册〉〉
主编：吴宗泽、罗圣国 高等教育出版社