机械工艺夹具毕业设计135机械制造工艺学课程设计滤油器范例.docx
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机械工艺夹具毕业设计135机械制造工艺学课程设计滤油器范例
机械制造工程学
课程设计
（一）说明书
题目：
CA6140车床油滤器体零件的机械加工工艺规程设计
专业机械设计制造及自动化班级
姓名学号组号
指导教师教研室机械制造
目录
一、课程设计任务书
二、序言
三、零件工艺分析
四、确定生产类型
五、毛坯选择和毛坯图说明
六、零件表面加工方法的选择
七、工艺路线的制定
八、工序间尺寸，公差，表面粗糙度及毛坯尺寸的确定
九、加工余量，切削用量，工时定额的确定
一十、设计体会
一十一、参考资料书目
前言
机械制造工程学课程设计之零件的机械加工工艺规程设计是在学完了机
械制造工程学等机械学专业基础课程，并进行了生产实习的基础上进行的一
个教学环节，他要求学生全面地综合地运用本课程极其有关先修课程的理论
和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计，其目的在于：
（1）培养学生运用机械制造工程学及相关课程（工程材料与热处理，机械
设计，公差与技术测量等）的知识，综合生产实习中学到的实践知识，
独立地分析和解决零件机械加工工艺问题，初步具备设计一个中等复
杂程度零件的工艺规程的能力。
（2）培养学生熟悉并运用有关手册，规范，图表等技术资料的能力。
（3）进一步培养学生识图，制图，运算和编写技术文件等基本技能。
当然本次课程设计的目的除了上述所述之外，还有让一个机械类的并学完
基本专课的学生基本熟悉机械加工工艺规程设计的基本步骤和流程，为以后的
进一步学习其它专业知识或工程实践设计工作打下基础，同时也是对学生已经
学过的专业课和基础课的知识的检验，也为以后工程设计加强工程设计意识。
零件的工艺分析
零件的作用：
CA6140车床滤油器体
零件的结构特点：
分析零件图知，CA6140车床滤油器体的结构属于中等复杂的零件，总共有六个孔需要加工，而且三个螺栓孔的加工精度一般，只需要保证三个螺栓孔的位置精度即可。
其内孔的结构也比较简单，只是需要在其底部锪一个平面。
两个通油孔的结构看似简单，但要达到其要求需要较多的加工工步，同时注意到两通油孔的尺寸一样。
该零件的结构简单但加工要求较高是左右端面和外圆面，它们的加工误差直接影响其后续的加工。
零件的结构工艺性分析：
分析CA6140车床滤油器体的零件图及其加工技术要求说明知，左端面和外圆面φ48的表面粗糙度要求较高为Ra1.6μm,并且选用左端面为其它的待加工表面的定位基准,所以其加工过程是先以其粗加工为基准,待其它的加工完后再进行精加工，所以一般要采用粗铣，半精铣，精铣的过程才能满足其要求。
外圆面φ48虽然不直接作为其它加工表面的定位基准,但它是该零件的唯一的有加工尺寸公差的加工表面且其表面粗糙度要求为Ra1.6μm,故其加工要求是该零件要求最高的，一般采用粗车，半精车，精车的过程才行。
该零件另外的主要加工较复杂的是两个通油孔的加工，分析知两通油孔的尺寸和精度，表面粗糙度的要求是一样的，只是其在零件上的位置不同而已。
这样就减少了其整个零件的加工工步和时间，由于是通油孔所以其表面粗糙度要求不是很高，故达到Ra6.3μm即可。
但是加工这个孔却需要较多的工步，其中有锪φ26平面，钻M18×1.5的小径孔，钻φ11的孔，攻M18×1.5的螺纹等，注意到上通油孔的位置与零件轴线成一定的角度30°，所以要设计专用夹具才比较方便两个孔的加工，同时可以将两个孔放在一起加工，以减少换刀等的工时。
该零件的内孔的加工也是比较简单，没有尺寸公差要求，表面粗糙度为Ra6.3μm，只要采用钻，扩即可，其底平面有φ30的深1mm的沉孔，用锪即可。
该零件的3-φ9螺钉孔的加工也很简单，本用钻即可，但为了其Ra6.3μm的粗糙度，要用钻，扩来完成。
关键表面的技术要求分析：
CA6140车床滤油器体的零件图上并没有关键表面技术要求，这与其在CA6140车床的作用有关，可能只是一个普通的零件而已，所以不要求，只要在最后去毛刺即可。
确定生产类型：
依设计任务书知该零件生产纲领为10000件，该零件属于中重型的机械的零件，由表1.1-2生产类型与生产的关系知生产类型为大批量生产。
毛坯选择与毛坯图说明
毛坯的选择：
由于毛坯的选择要考虑零件的力学性能要求，零件的结构形状和外轮廓的尺寸，零件生产纲领和批量以及现场生产条件和发展等。
考虑该设计零件的以上因素，该毛坯的制造方法选用砂型铸造，材料选用HT150,其工艺性能是流动性能好，体收缩小，线收缩也小，偏析倾向小，铸造应力小等优点。
其切削加工性能一般。
其力学性能中抗拉极限强度为150Mpa,塑性较差，其硬度值为141-154HBS之间，韧性表现为冲击韧度很低。
分析该零件的加工要求确定其毛坯的尺寸为：
A面和D外圆面的加工精度高，需要多种工步加工，其留有的加工余量较多，其它可以较少，B面和E面属于不加工表面，其加工余量可以不留，直接为铸造尺寸即可。
最后综合选用各面加工余量为：
A面和B面3.5mm,D外圆面单面加工余量为3mm,其它不加工面为0.5mm即可。
确定圆角和拔摸斜度及分型面：
由于该铸件的尺寸较小，为保证各加工余量直接选择圆角为3mm。
分析该毛坯的结构知拔斜度皆为外表面的，查表2.2-8得拔摸斜度为1°，分型面为C面。
零件表面加工方法的选择
本零件的加工面有端平面，孔，外圆面等，材料为HT150,参考有关的设计手册和资料，其加工方法选择如下：
（1）左端面；为未标注尺寸公差，根据GB1800-79规定其公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra1.6μm，需要进行粗铣、半精铣、精铣。
（2）右端面；为未标注尺寸公差，根据GB1800-79规定其公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra3.2μm，需要进行粗车、半精车。
（3）内孔；为未标注尺寸公差，根据GB1800-79规定其公差等级为IT14，表面粗糙
度为Ra6.3μm，需要进行钻孔、扩孔、锪φ30（Ra3.2μm）、倒角1×45°。
（4）外圆面φ48和φ46；φ48的尺寸上偏差为0下偏差为-0.016,表面粗糙度为Ra1.6μm，需要进行粗车、半精车、精车。
φ46未标注尺寸公差，根据GB1800-79规定其公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra6.3μm，需要进行粗车、半精车。
（5）油孔；为未标注尺寸公差，根据GB1800-79规定其公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra6.3μm，根据结构需要进行锪φ26平面、钻φ15孔深18、钻φ10通孔、扩φ16.3孔、粗铰φ11通孔、攻M18×1.5的螺纹。
（6）螺钉孔；为未标注尺寸公差，根据GB1800-79规定其公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra6.3μm，钻φ8通孔、粗铰φ9通孔。
零件的工艺路线的制定
零件的工艺路线的制定要考虑的因素很多，为了制定出更好的工艺路线需要先拟制出多种工艺路线，将这几种路线进行比较，从中找出较好的一种，结合该零件的各因素现拟制以下两种工艺方案进行比较：
方案一
粗铣，半精铣左端面右端面
粗车右端面，左端面
加工内孔：
钻、锪、扩倒角左端面
半精车右端面及退刀槽，左端面
加工外圆面：
粗车φ46，φ48外圆面，内孔
半精车φ46，φ48外圆面
钻3螺栓孔及粗铰左端面及内孔
加工通油孔，
锪孔平面、钻φ15孔，
钻φ10孔、扩孔φ16.3，左端面及内孔
粗铰φ11孔、攻丝M18×1.5
精铣左端面，右端面
隶书所示：
定位基面
精车外圆φ48，内孔
去毛刺
方案二
钻3螺栓孔及粗铰，左端面及内孔
加工外圆面
粗车φ46φ48外圆面，内孔
半精车φ46φ48外圆面
精铣左端面，右端面
加工通油孔，
锪孔平面，钻φ15孔，
钻φ10孔，扩孔φ16.3，粗铰φ11孔，左端面及内孔
攻丝M18×1.5
粗车右端面，左端面
粗铣，半精铣左端面,右端面
半精车右端面及退刀槽，左端面
加工内孔
钻锪扩倒角，左端面
精车外圆φ48，内孔
去毛刺
通过比较以上两种方案，区别在于加工内孔和三个螺钉孔是否集中在同一工序中。
第一种方案中，不在同一工序中，使得钻削加工负荷分散。
第二种方案中，在同一工序中，钻螺钉孔在加工外圆表面之前，由于外圆表面的毛坯余量较大，所以在钻孔时钻头会将外圆表面的一部分削掉，影响以后加工外圆表面。
因此第一种方案较好。
工序间尺寸，公差，表面粗糙度及毛坯尺寸的确定
工序名称
工步
工序间余量/mm
工序间
工序间尺寸
/mm
工序间
经济精度
/mm
表面粗糙度Ra/μm
尺寸，公差
/mm
内孔
扩孔
2
IT10
6.3
38
钻孔
17
IT12
12.5
34
毛坯
19
IT12
螺栓孔
粗铰
0.2
IT10
6.3
11
钻孔
4.3
IT12
12.5
8.6
毛坯
4.5
通油孔
粗铰
0.05
IT10
6.3
11
钻孔
5
IT12
12.5
10
毛坯
5.5
锪孔
13
IT12
12.5
26
扩孔
0.65
IT10
6.3
16.3
钻孔
7.5
IT12
12.5
15
攻丝
0.75
IT10
12.5
右端面
半精车
1
IT12
3.2
34
粗车
2.5
IT14
6.3
35
毛坯
37.5±2
φ46外圆面
半精车
1
6.3
46
粗车
3
IT14
12.5
48
毛坯
±2
54±2
0
-0.016
主要表面
φ48外圆面
精车
0.3
h6
1.6
48
0
-0.039
48
半精车
1
h8
3.2
48.6
0
-0.10
48.6
粗车
1.7
h10
12.5
50.6
50.6
毛坯
±2
54
54±2
左端面
精铣
0.5
IT12
1.6
102
半精铣
1
IT13
3.2
102.5
粗铣
2
IT14
6.3
103.5
毛坯
±2.5
105.5±2.5
加工余量，切削用量，工时定额的确定
该零件的各个工序的加工余量，切削用量，工时定额的确定只是选取其中几个主要的加工尺寸的计算，具体包括铣，车，钻加工方法。
而其它的则通过查表获得。
粗铣左端面
硬质合金端铣刀铣削用量选择
［已知］
加工材料——HT150，δb＝150MPa，铸件，有外皮；
工件尺寸——宽度ae=86。
长度l＝86的平面。
如图
加工要求——用标准硬质合金端铣刀铣削，加工余量h=2。
机床——X51型立铣。
［试求］
（1）刀具；
（2）切削用量；
（3）基本工时。
［解〕
1．选择刀具
1）根据表3.16，选择YG6硬质合金刀片。
根据表3.1，铣削深度ap≤4mm时，端铣刀直径d0为80mm,ae为60mm。
但已知铣削宽度ae为86mm，故应根据铣削宽度ae≤90mm，选择d0=100mm。
由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数Z=10（表3.16）。
2）铣刀几何形状（表3．2）：
由于δb≤800MPa，故选择。
kr=60°，kre=30°，kr′＝5°，α0=8°,α0′=10°λs=-15°，γ0=-5°。
2．选择切削用量
1）决定铣削深度ap由于加工余量不大，故可在一次大刀内切完，则
ap=h＝2mm
2）决定每齿进给量fz采用不对称端铣以提高进给量。
根据表3.5，当使用X51铣床功率为4.5kw时，
fz=0.09～0.18mm／z
但因采用不对称端铣，故取
fz=0.18mm／z
3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8mm；
由于铣刀直径d0=100mm，故刀具寿命T=180min（表3．8）。
4）决定切削速度vc。
和每分钟进给量vf切削速度vc可根据表3．27中的公式计算，也可直接由表中查出。
根据表3．13，当d0=100mm，z＝10，ap≤5mm，fz≤0.1mm／z时，vt=124m／min，nt＝395r／min，vft＝316mm／min。
各修正系数为：
kMV=kMN＝kMv＝1.25
ksv=ksn＝ksvf＝0.8
故vc=vtkv=124×1.25×0.8m/min＝124m/min
n＝ntkn=395×1.25×0.8r／min＝395r／min
vf＝vftkvt＝316×1.25×0.8mm/min=316mm/min
根据X51型立铣说明书（表3．30）选择
nc＝380r／min，vfC＝320mm／min
因此实际切削速度和每齿进给量为
vc=
=3.14×100×380/1000m/min=119.3m/min
fzc=
=320/380×10mm/z=0.08mm/z
5）校验机床功率根据表3．23，当δb＝560～1000MPa，ae≤90mm，ap≤4mm，d0＝100mm，z=10，vf＝320mm／min，近似为
Pcc＝2.3kw
根据X51型立铣说明书，机床主轴允许的功率为
PcM＝4.5×0.75kw＝3.375kw
故Pcc＜PcM，因此所选择的切削用量可以采用，即
ap=2mm，vf＝320mm／min，n=380r／min，vc＝119.3m／min，fz=0.08mm／z,f=0.8mm/r。
6）计算基本工时
tm=
式中，L＝l＋y十Δ，l＝86。
不对称安装铣刀，入切量及超切量y十Δ
=40mm，则L＝（86＋100）mm＝186mm，故
tm=186/320=0.58min
车削φ46外圆表面
加工材料——HT150，HBS＝160--180，铸件，有外皮；
工件尺寸——坯件φ54，车削后φ46mm，加工长度=14.7mm，
加工要求——车削后表面粗糙度为Ra6.3μm；
车床——CA6140
由工件是铸造毛坯，加工余量达3mm，而加工要（Ra6.3μm），分两次走刀，粗车加工余量取为3mm，半精车加工余量取为1mm。
1.粗车
（l）选择刀具YG6硬质合金车刀
根据表1．2，粗车灰铸铁，可选择YG牌号硬质合金。
车刀几何形状kr=60,kr’=10,α0=6,γ0=12,λs=3,γξ=1mm，γ01=-5,bγ1=0.3mm
（2）选择切削用量
1）确定切削深度。
ap=（54-48）/2=3mm
2）确定进给量f根据表1．4，f=0.5—0.6
3）按CA6140车床选择f=0.56
（3）车刀磨钝标准及寿命根据表1．9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，车刀寿
命T＝60min。
（4）确定切削速度。
可根据公式计算，也可直接由表中查出。
根据表1．11，当用YT6硬质合金车刀加工灰铸铁。
切削速度vt＝114m／min。
切削速度的修正系数为ktv＝1.0，kkrv＝0.88，ksv＝0．8，kTv=1.0,kkv=1.0
vc’=vt*kv=114*0.8*0.88=71.1m/min
n=
=
=435r/min
根据CA6140车床选择nc=450r/min
实际vc=
=
=76.3m/min
切削速度的计算公式vc=
kv
查表知cv=158,xv=0.15,yv=0.4,m=0.2kv=kmvktvkkrvksvkTvkkv=1.21*0.88*0.8=0.852
代入得vc=67.4m/min
n=
=
=412r/min
按CA6140车床选择nc=450r/min所以vc=76.3m/min
（5）校检机床得功率
由表知Pc=1.7kw
切削功率的修正系数kkrPc=kkrFc=0.94,kγ0Pc=kγ0Fc1.0=1.0
实际切削功率Pc=1.7*0.94=1.598kw
也可用公式计算：
Pc=FcVc/6*104由表知：
Fc=1700N
切削力的修正系数kkrFc=0.94,kγ0Fc=1.0Fc=1700*0.94=1598N
Pc=
=
=1.9kw
由CA6140车床说明，当nc=450r/min车床允许的功率PE=7.5kwPc车削用量ap=3mm,f=0.56mm/r,n=450r/min,vc=73.5m/min
（6）基本工时
tm=
L=l+y+Δ其中查表知l=14.7,y+Δ=2.7mm
tm=
=0.07min
2.半精车
（l）选择刀具YG6硬质合金车刀
根据表1．2，粗车灰铸铁，可选择YG牌号硬质合金。
车刀几何形状kr=45,kr’=5,α0=8,γ0=12,λs=3,γξ=1mm，γ01=-5,bγ1=0.3mm
（2）选择切削用量
1）确定切削深度。
ap=（48-46）/2=1mm
2）确定进给量f，半精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。
当表面粗糙度Ra6.3um,γξ=1mm，f=0.4-0.5mm/r,
由CA6140车床选择f=0.45
（3）车刀磨钝标准及寿命根据表1．9，车刀后刀面最大磨损量取为0.8mm，车刀寿
命T＝60min。
（4）确定切削速度。
可根据公式计算，也可直接由表中查出。
根据表1．11，当用YT6硬质合金车刀加工灰铸铁。
切削速度vt＝128m／min。
切削速度的修正系数为ktv＝1.0，kkrv＝1.0，ksv＝1.0，kTv=1.0,kkv=1.0
vc’=vt*kv=128*1.0=128m/min
n=
=
=849r/min
根据CA6140车床选择nc=900r/min
实际vc=
=
=135.6m/min
（5）校检机床功率
由表知Pc=2.4kwPc切削用量ap=1mm,f=0.45mm/r,n=900r/min,vc=135.6m/min
（6）基本工时
tm=
L=l+y+Δ其中查表知l=14.7,y+Δ=2mm
tm=
=0.05min
车削φ48外圆表面
加工材料——HT150，HBS＝160--180，铸件，有外皮；
工件尺寸——坯件φ54，车削后φ48mm，加工长度=40mm，
加工要求——车削后表面粗糙度为Ra1.6μm；
车床——CA6140
由工件是铸造毛坯，加工余量达3mm，而加工要求又较高（Ra1.6μm），分三次走刀，粗车加工余量取为1.7mm，半精车加工余量取为1mm，精车加工余量取为0.3mm。
1.粗车
（l）选择刀具YG6硬质合金车刀
根据表1．2，粗车灰铸铁，可选择YG牌号硬质合金。
车刀几何形状kr=60,kr’=10,α0=6,γ0=12,λs=3,γξ=1mm，γ01=-5,bγ1=0.3mm
（2）选择切削用量
1）确定切削深度。
ap=（54-50.6）/2=1.7mm
2）定进给量f根据表1．4，f=0.5—0.6
3）按CA6140车床选择f=0.56
（3）车刀磨钝标准及寿命根据表1．9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，车刀寿
命T＝60min。
（4）确定切削速度。
可根据公式计算，也可直接由表中查出。
根据表1．11，当用YT6硬质合金车刀加工灰铸铁。
切削速度vt＝114m／min。
切削速度的修正系数为ktv＝1.0，kkrv＝0.88，ksv＝0．8，kTv=1.0,kkv=1.0
vc’=vt*kv=114*0.8*0.88=71.1m/min
n=
=
=435r/min
根据CA6140车床选择nc=450r/min
实际vc=
=
=76.3m/min
切削速度的计算公式vc=
kv
查表知cv=158,xv=0.15,yv=0.4,m=0.2kv=kmvktvkkrvksvkTvkkv=1.21*0.88*0.8=0.852
代入得vc=67.4m/min
n=
=
=412r/min
按CA6140车床选择nc=450r/min所以vc=76.3m/min
（5）校检机床得功率
由表知Pc=1.7kw
切削功率的修正系数kkrPc=kkrFc=0.94,kγ0Pc=kγ0Fc1.0=1.0
实际切削功率Pc=1.7*0.94=1.598kw
也可用公式计算：
Pc=FcVc/6*104由表知：
Fc=1700N
切削力的修正系数kkrFc=0.94,kγ0Fc=1.0Fc=1700*0.94=1598N
Pc=
=
=1.9kw
由CA6140车床说明，当nc=450r/min车床允许的功率PE=7.5kwPc车削用量ap=1.7mm,f=0.56mm/r,n=450r/min,vc=76.3m/min
（6）基本工时
tm=
L=l+y+Δ其中查表知l=40,y+Δ=2.7mm
tm=
=0.17min
2.半精车
（l）选择刀具YG6硬质合金车刀
根据表1．2，粗车灰铸铁，可选择YG牌号硬质合金。
车刀几何形状kr=45,kr’=5,α0=8,γ0=12,λs=3,γξ=1mm，γ01=-5,bγ1=0.3mm
（2）选择切削用量
1）确定切削深度。
ap=（50.6-48.6）/2=1mm
2）确定进给量f，半精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。
当表面粗糙度Ra3.2um,γξ=1mm，f=0.25-0.4mm/r,
由CA6140车床选择f=0.3
（3）车刀磨钝标准及寿命根据表1．9，车刀后刀面最大磨损量取为0.7mm，车刀寿
命T＝60min。
（4）确定切削速度。
可根据公式计算，也可直接由表中查出。
根据表1．11，当用YT6硬质合金车刀加工灰铸铁。
切削速度vt＝144m／min。
vc=vt*kv=144*1.0=144m/min
n=
=
=906r/min
根据CA6140车床选择nc=900r/min
实际vc=
=
=143m/min
（5）校检机床功率
由表知Pc=2kwPc切削用量ap=1mm,f=0.3mm/r,n=900r/min,vc=143m/min
（6）基本工时
tm=
L=l+y+Δ其中查表知l=40,y+Δ=2mm
tm=
=0.16min
3.精车
（l）选择刀具YG6硬质合金车刀车刀与半精车时相同
（2）选
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