传感器壳体案例分析重点.docx
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传感器壳体案例分析重点
传感器壳体的工艺分析和程序编制
一、零件图分析
任务描述：
传感器壳体来源于株洲时代卓越汽车电子技术有限公司
1、零件的作用
传感器壳体。
属于箱体类零件，其主要作用是保护传感器。
2、零件的材料及其力学性能
工件的材料为LY112是铸造铝合金。
铸造铝合金是在纯铝的基础上加入其他金属或非金属元素,不仅能保持纯铝的基本性能,而且由于合金化及热处理的作用,使铝合金具有良好的综合性能。
主要采用压力铸造。
3、零件的结构工艺分析
传感器壳体的加工表面有￠57g6（
）端面￠57g6（
）外圆￠37k7内孔及￠37k7内孔￠41.5（
）内孔及其顶面，3×￠8.5通孔下底面，14×10和8×4的槽，2×M3深10的螺纹孔。
查《公差配合与技术测量》表2.4分析如下：
￠57g6（
）:
其公差等级为IT6级，表面粗糙度是1.6um。
￠57g6（
）端面:
其公差等级为IT11，表面粗糙度为12.5um。
￠37k7内孔:
其公差等级为IT7级表，面粗糙度为1.6um且与
￠57g6（
）有同轴度要求。
￠37k7（
）内孔底面:
其加工表面与￠57g6（
）轴线有垂直度要求。
￠41.5（
）内孔:
其公差等级为IT7,表面粗糙度为1.6um且与
￠57g6（
）有同轴度要求。
￠41.5（
）内孔顶面:
其公差等级为IT7级，表面粗糙度为1.6um
3×￠8.5通孔台阶底面:
其公差等级为IT7级，表面粗糙度为1.6um,公差为160um。
凸台表面:
其公差等级为IT8级，表面粗糙度为3.2um。
4×10和8×4的槽:
其公差等级为IT11级,表面粗糙度为12.5um。
2×M3深10的螺纹孔:
其公差等级为IT11，表面粗糙度为12.5um。
其余各表面公差等级为IT11表面粗糙度为12.5um。
二、毛坯的分析
毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。
1、毛坯的选择
毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：
型材、锻造、铸造、焊接、其他毛坯。
该零件材料为LY112，考虑到零件本身的结构以及材料，结构复杂，有较好的铸造性和耐磨性，所以采用铸件，铸造的方法有砂型铸造，金属铸造，精密铸造，压力铸造，离心铸造等。
本零件生产批量为中小批量，综上所叙选择铸造中的压力铸造。
2、毛坯图的设计
毛坯（铸件）图是根据产品零件设计的，经查《金属机械加工工艺人员手册》表5—21可知：
铝铸件的机械加工单边余量为2mm
三、工艺路线的拟定
1、定位基准的选择
基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基准的选择的正确合理，可以保证加工质量，提高生产效率。
1）粗基准的选择
选择粗基准要考虑两个问题：
一是合理的分配加工面的加工余量，二是保证加工面与不加工面之间的相互位置关系。
根据粗基准的选择原则对该工件进行分析以铸件毛坯的￠52外圆作为基准比较合理。
2）精基准的选择
选择精基准首先应确保零件的加工精度，然后再考虑装夹方便，从本工件的精度及公差要求来看大多数要加工的表面为内孔且其公差要求的确定都是以A为基准，所以暂选￠57g6为精基准，如在下面的加工过程中有基准重合问题时，应该更换基准。
2、加工方法的确定
在市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，译稿工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经验来确定。
由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。
同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况互我们学校的具体加工条件，查《机械制造工艺》表2.16、2.17、2.18按加工表面来阐述的加工方案：
加工表面
公差等级
表面粗糙度
加工方法
￠57g6
IT6
Ra1.6
粗车—半精车—精车
-
￠57g6端面
IT11
Ra12.5
粗车
￠37k7内孔
IT7
Ra1.6
粗镗—半精镗—精镗
￠37k7内孔底面
IT11
Ra12.5
粗镗
￠41.5内孔
IT7
Ra1.6
粗镗—半精镗—精镗
￠41.5内孔顶面
IT7
Ra1.6
粗镗—半精镗—精镗
3×￠8.5通孔台阶底面
IT7
Ra1.6
粗车—半精车—精车
凸台表面
IT8
Ra3.2
铣
4×10和8×4的槽
IT11
Ra12.5
粗铣
2×M3深10的螺纹孔
IT11
Ra12.5
钳
四、加工顺序的安排
1、工序的安排
（1）加工阶段的划分
当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备,人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。
粗加工阶段：
其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除大部分余量，并为后续工序提供精基准。
半精加工阶段：
其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备。
精加工阶段：
其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。
如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量，加工内外轮廓表面。
（2）基面先行原则
该零件进行加工时，要将A面先加工，再A面和￠25.5的内孔为基准来加工，因为A面和￠25.5的内孔是为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。
（3）先粗后精
即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。
（4）先主后次
该零件上加工表面可氛围主要加工表面和次要加工表面，主要加工表面如A面，￠25.5、￠26、￠32的内孔及￠66的轴，次要加工表面如￠11、￠15的内孔及￠66的外圆表面，对整个工艺过程影响较小的表面，先要加工主要表面，再一主要表面定位加工次要表面，因此一般主要表面最终精加工安排在工艺过程最后。
（5）先面后孔
对该零件应该先加工平面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于液压泵盖来讲先加工A面，做为定位基准再来加工其余各孔。
2、工序划分的确定
工序集中与工序分散：
工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产率的机床。
工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。
综上所述：
在考虑到工件是单批量生产的情况下，宜采用工序集中的原则。
3、辅助工序的安排
辅助工序主要包括：
检验、清洗、去毛刺、去磁、防锈、和平衡等。
其中检验工序是主要的辅助工序，是保证产品质量的主要措施之一。
它通常安排在：
1）粗加工全部结束后，精加工之前；2）重要工序前后；3）工件从一个车间转向另一个车间前后；4）全部加工结束之后。
4、热处理工序的安排
热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能。
热处理主要分预备热处理，最终热处理和消除内应力处理等。
为了改善金属的组织和切削性能及消除内应力，在机加工之前安排预备热处理，含碳量在0.5%以上的用退火降低硬度，0.5%以下的用正火提高硬度，易切削。
半精加工后和磨削加工之前的热处理为最终热处理，主要用于提高材料强度和硬度，如淬火――回火。
即能提高硬度，又能改善材料的综合机械性能。
消除内应力处理中，精度要求高的工件安排在毛坯加工之前。
精度要求高的安排在加工中多次处理，如进行人工时效处理。
由于工件是铝件，切削性能良好，只需要进行消除内应力处理（时效处理）
5、拟定加工工艺路线
制造工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸，精度等技术要求。
能得到合理的保证。
在生产纲领已确定为中小批量生产的条件下，尽量使工序集中来提高生产效率，如有特殊情况使用专用夹具来加工。
（1）工艺路线一
工序1.备料压铸外形毛坯。
工序2热处理时效处理
工序3.车φ57g6（
）圆柱，及其两端面，和台阶底面。
工序4车φ57g6（
）台阶面车内孔φ37k7（
）,φ32,φ43.7,φ41.5（
）及倒角
工序5铣铣凸台表面和14X108X14的槽，及攻2XM3深为10的螺纹孔。
工序6终检
（2）工艺路线二
工序1备料压铸外形毛坯。
工序2热处理时效处理
工序3车粗车φ57g6（
）外圆，台阶底面留半精车余量，粗车两端面到要求。
工序4车粗车内孔φ37k7（
）φ41.5（
）留半精加工余量，粗车φ32内孔到要求。
工序5车半精车金刚车φ57g6（
）外圆，台阶底面。
工序6车半精车，精车内孔φ37k7（
）φ41.5（
）
工序7车粗车φ43.7内槽
工序8钻钻及3XM3的底孔。
工序9铣铣凸台表面和14X108X4的槽。
工序10钳工攻2XM3深10的螺纹孔。
工序11终检
（3）工艺路线三
工序1备料压铸外形毛坯。
工序2热处理时效处理
工序3车车φ37k7（
）φ32φ41.5（
）内孔及φ43.7内槽
工序4车车外圆φ57g6（
）台阶底面及两端面
工序5铣铣凸台表面和14X108X4的槽。
工序6钳工攻2XM3深10的螺纹孔。
工序7终检
（4）工艺路线的比较与分析
上述三个工艺方案的特点在于：
方案一是先车φ57g6（
）外圆再以φ57g6（
）为基准加工其它表面，方案三则相反，是先加工孔再加工φ57g6（
）外圆，而方案二采用的是粗精加工的方法来加工工件，经比较可知，先加工φ57g6（
）外圆有利于保证加工精度，满足公差要求，但方案二中工序较为分散，不适合中小批量生产，而方案一工序4虽然在同一加工平面内，但加工方法不一样，可以将其改做两道工序，且在工序3中的一次性加工内有的内孔不会理，所以把加工φ43.7及φ41.5（
）调到工序2中，这样更为合理，具体工艺过程如下：
工序1备料压铸外形毛坯
工序2热处理时效处理
工序3车夹φ52表面车外圆φ57g6（
）及其下端面，和台阶底面及φ41.5（
）内孔φ43.7内槽。
工序4车夹φ57g6（
）外圆车φ37k7（
）φ32内孔及其φ37k7（
）内孔底面。
工序5钻钻3XM3深10的底孔
工序6铣铣凸台表面和14X108X4的槽。
工序7钳工攻2XM3深10的螺纹孔。
工序8终检
6、加工设备的选择
①工序二、三采用数控卧式车床，数控卧式车床的参数如下：
CK7150A型数控车床的主要技术参数
名称
规格
备注
床身上最大回转直径
505mm
床鞍上最大回转直径
340mm
最大切削直径
轴类零件
250mm
盘类零件
500mm
外圆最小车削直径
20mm
最大车削长度
1000mm；500
最大行程
X
260mm
Z
1100mm；600
主轴箱
主轴转速范围
30~3000r/min
主轴恒扭矩转速范围
30~600r/min
主轴恒功率转速范围
600~2000r/min
主轴定心轴颈锥度
14
15
锥孔锥度
80mm
主轴通孔直径
65
主轴中心至床面高度
290mm
主轴中心至地面高度
1000mm
尾架
尾架套筒最大行程
80mm
尾架套筒直径
85
尾架套筒锥孔锥度
莫氏5
活顶尖
最小设定单位
X
0.001mm
Z
0.001mm
最小移动量
X
0.0005mm
Z
0.001mm
最小检测单位
X
0.0005mm
Z
0.001mm
进给量及螺距范围
工进
X
0.001~6mm
Z
0.001~8mm
快进
X
8m/min
Z
12
螺纹导程
0.001~8mm/r
刀盘
驱动方式
电动
刀位数
8
外圆刀杆尺寸
25mm×25mm
最大镗刀孔直径
40mm
卡盘
250液压卡盘
标准配置
机床外形尺寸（长×宽×高）
3160mm×1480mm×1650mm
包装后箱体尺寸（长×宽×高）
3430mm×1710mm×2164mm
机床重量
净重
3500kg
毛重
4500kg
②工序四、五采用立式铣床，铣床的参数如下：
型号X51，主轴转速65-1800r/min，主轴孔径25mm，工作台面积〈长×宽〉：
1000×250，工作台进给量：
纵向35-980mm/min，横向25-765mm/min，升降12-380mm/min，主电动机功率4.5KW。
7、刀具的选择
由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是数控加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，由于工件是铝件，所以选择高速钢刀具即可。
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
刀尖半径/mm
1
T01
90°高速钢粗车刀
1
φ57g6及端面和台阶底面及倒角
0.4
2
T02
90°高速钢精车刀
1
φ57g6及端面和台阶底面及倒角
0.1
3
T03
镗杆为8×8长度为28的粗镗刀
1
φ37k7φ32φ41.5的孔及其倒角和φ43.7的槽
0.4
4
T04
镗杆为8×8长度为28的精镗刀
1
φ37k7φ32φ41.5的孔及其倒角和φ43.7的槽
0.2
5
T05
￠13的平头铣刀
1
凸台表面
0.6
6
T06
￠5的平头铣刀
1
14×10的槽
0.6
7
T07
￠2的平头铣刀
1
8×4的槽
0.6
8
T08
￠1.5中心钻
1
钻2×M3的底孔
0.3
8、选择夹具，量具确定装夹方案
1）夹具的选择
由于数控机床与普通机床的区别，所以在选择夹具时，需要注意许多方面的问题，以便更好的加工零件，该零件的装夹方法如下：
第一次装夹：
加工外圆Φ57g6及其下端面和台阶底面和Φ41.5内孔Φ43.7内槽，用三爪夹盘装夹
第二次装夹：
加工Φ37k7Φ32内孔及其Φ37k7内孔底面，用三爪夹盘装夹
第三次装夹：
加工14×10，8×4的槽及凸台表面，用平口虎钳装夹
2）量具的选择
数控加工主要用于单件小批量生产，一般采用常用量具，如1游标卡尺、2千分尺、3深度尺、4百分表等，测量长度方向尺寸用游标卡尺，百分表，0-25深度千分尺，0-50内径千分尺。
50-75外径千分尺（GB1214-85）卡尺：
0-125mm.0-200mm（0.1mm0.05mm0.02mm）三种。
9、加工路线的确定
确定刀具走刀路线主要是提高生产效率，确定正确的加工工艺程序，在确定走刀路线时主要考虑以下几个方面：
应能保证零件的加工精度和表面粗糙度
应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率
应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量
具体加工路线见走到路线图。
五、工序尺寸设计
1、加工余量，工序尺寸，及其公差的确定
根据各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：
（1）Φ57g6端面
工序名称
工序余量
经济精度
表面粗糙度
毛坯
2
粗车
2
IT11
Ra12.5
（2）Φ57g6
工序名称
工序余量
经济精度
表面粗糙度
毛坯
2
粗车
1.25
IT11
Ra12.5
半精车
0.65
IT8
Ra3.2
精车
0.1
IT7
Ra1.6
（3）台阶底面
工序名称
工序余量
经济精度
表面粗糙度
毛坯
2
粗车
1.25
IT11
Ra12.5
半精车
0.65
IT8
Ra3.2
精车
0.1
IT7
Ra1.6
（4）Φ41.5内孔
工序名称
工序余量
经济精度
表面粗糙度
毛坯
2
粗镗
1.25
IT11
Ra12.5
半精镗
0.65
IT8
Ra3.2
精镗
0.1
IT7
Ra1.6
（5）Φ43.7内槽
工序名称
工序余量
经济精度
表面粗糙度
毛坯
2.2
粗镗
1.1
IT11
Ra12.5
（6）Φ32内孔
工序名称
工序余量
经济精度
表面粗糙度
毛坯
2
粗镗
2
IT11
Ra12.5
（7）Φ37k7内孔
工序名称
工序余量
经济精度
表面粗糙度
毛坯
2.5
粗镗
1.5
IT11
Ra12.5
半精镗
0.9
IT8
Ra3.2
精镗
0.1
IT7
Ra1.6
2、确定切削用量及功率的校核
切削用量的大小对切削力、切削功率，刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。
选择切削用量时，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下、充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。
1）、粗加工时切削用量的选择原则：
首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，
选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。
2）、精加工时切削用量的选择原则：
首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面粗糙度要求，
选取最小的进给量，最后在保证刀具耐用度的前提下尽可能选取较高的切削速度。
（1）工序三
1）工步一粗车Φ57g6端面到要求
a、设备：
CK7150A
b、工艺装备：
①、夹具：
三爪自动定心卡盘
c、刀具：
T01：
90°外圆粗车刀
d、量具：
0-125mm游标卡尺
e、切削用量
粗车：
f=0.5mm/rap=2mmVc=142m/minn=1000Vc/πd=1000×142/3.14×59=741r/min功率Pn=Kc×ap×Vc×f/60×1000=257×2×142×0.5/60×1000=0.61Kw由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够
2）工步二粗车Φ57g6及台阶底面留半精车余量
a、设备：
CK7150A
b、工艺装备：
①、夹具：
三爪自动定心卡盘
c、刀具T01：
90°外圆粗车刀
d、量具：
0-125mm游标卡尺
e、切削用量
粗车Φ57g6：
f=0.8mm/rap=1.25mmVc=118m/minn=1000Vc/πd=1000×118/3.14×59=642r/min功率Pn=Kc×ap×Vc×f/60×1000=257×1.25×118×0.8/60×1000=0.5Kw由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够。
粗车台阶底面：
f=0.8mm/rap=1.25mmVc=118m/minn=1000Vc/πd=1000×118/3.14×68=552r/min功率Pn=Kc×ap×Vc×f/60×1000=257×1.25×118×0.8/60×1000=0.5Kw由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够
3）工步三半精车Φ57g6及台阶底面留精车余量
a、设备：
CK7150A
b、工艺装备：
①、夹具：
三爪自动定心卡盘
c、刀具T02：
90°外圆精车刀
d、量具：
0-125mm游标卡尺
e、切削用量
半精车Φ57g6：
f=0.5mm/rap=0.65mmVc=161m/minn=1000Vc/πd=1000×161/3.14×58.5=876r/min
半精车台阶底面：
f=0.5mm/rap=0.65mmVc=161m/minn=1000Vc/πd=1000×161/3.14×68=788r/min
4）工步四精车Φ57g6及台阶底面到要求
a、设备：
CK7150A
b、工艺装备：
①、夹具：
三爪自动定心卡盘
c、刀具：
T02：
90°外圆精车刀
d、量具：
0-125mm游标卡尺
e、切削用量
精车Φ57g6：
f=0.1mm/rap=0.1mmVc=453m/minn=1000Vc/πd=1000×453/3.14×57.2=2522r/min
精车台阶底面：
f=0.1mm/rap=0.1mmVc=453m/minn=1000Vc/π
d=1000×453/3.14×68=2584r/min
5）工步五粗镗Φ41.5内孔留半精车余量
a、设备：
CK7150A
b、工艺装备：
①、夹具：
三爪自动定心卡盘
c、刀具T03：
镗杆为8×8长度为28的粗镗刀
d、量具：
0-50mm内径千分尺
e、切削用量
粗镗：
f=1mm/rap=1.25mmVc=100m/minn=1000Vc/πd=1000×100/3.14×37.5=849r/min功率Pn=Kc×ap×Vc×f/60×1000=257×1.25×100×1/60×1000=0.53Kw由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够
6）工步六半精镗Φ41.5内孔留精车余量
a、设备：
CK7150A
b、工艺装备：
①、夹具：
三爪自动定心卡盘
c、刀具T04：
镗杆为8×8长度为28的精镗刀
d、量具：
0-50mm内径千分尺
e、切削用量
半精镗：
f=0.8mm/rap=0.65mmVc=150m/minn=1000Vc/πd=1000×
150/3.14×40=1194r/min
7）工步七精镗Φ41.5内孔到要求
a、设备：
CK7150A
b、工艺装备：
①、夹具：
三爪自动
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