滤芯转子加工工艺及夹具设计

1.滤芯转子加工工艺规程的制定机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都是要通过机械加工工艺规程来体现。因此，机械加工工艺规程设计是一项重要而又严肃的工作。它要求设计者必须具备丰富的生产实践经验和广博的机械制造工艺基础理论知识。机械产品生产过程是指从原材料到该机械产品出厂的全部劳动过程。它既包括：毛坯的制造、机械加工、热处理、装配、检验、试车、油漆等主要劳动过程，还包括：包装、储存和运输等辅助劳动过程。随着机械产品复杂程度不同，其生产过程可以由一个车间或一个工厂来完成，也可以由多个工厂联合完成。机械加工工艺过程是机械产品生产的一部分。是对机械产品中的零件采用各种加工方法直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。1.1零件结构工艺性分析零件图是工程设计人员与机械加工人员进行交流的一种技术性文档，它被称为工程语言。由设计者提供的图纸可以依据它来进行工艺规程的编制，也容易被加工设计人员看懂，利于零件的加工。所谓零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大的差异。所谓结构工艺行好，是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较低的制造成本。FL100精滤器是湖南动力机械厂成熟的产品，其结构性比较好，是其系列柴油发动机的配套产品，秉承着湖南动力机械厂一贯的生产理念，它的尺寸都不是很大，结构简单，主要零部件都容易生产或者是容易购买，并且其零部件金工加工面比较少，利于大批量加工。滤油器滤芯转子是滤油器系统中最为重要的组成部分，当任着主要的工作步逐，并且承载着很大的工作压力和扭矩力，所以在材料的选择上，就使用了强度和韧度都比较好的40Cr作为零件的毛坯材料（在这里申明一下，根据我在其工厂进行设计的实地调研的时候，看到湖南动力机厂在生产同类产品时使用的是铝材毛坯，因为相对与钢材而言，铝材可塑性强，韧度足够，而且能够极大的减少整个产品的重量，改善产品的性能。我在设计中为了方便计算，而且为了利于整个设计更加与所学贴近，所以使用了钢材）。在结构设计上，如下图1：图1、零件图Fig 1、Detail drawing即本次设计所需加工的滤芯转子零件侧面剖视图，可以看到该零件的主要加工面就是在轴的右端2724处、主轴孔、大头端面、大头端面阶梯外圆、11孔、15甩油斜孔等等。甩油孔的设计是区别于以前我们在学习设计中的重要部分，它主要就是起滤油甩油的作用，是该零件专用夹具的设计重点；11直通孔是零件中的辅助部分，同时它也是在生产中为甩油孔作辅助定位的重要组成，滤芯转子夹具设计的插销就是用在这个孔上；主轴孔是夹具设计时的主要定位部分，而且它还要和滤油器的另外一个组成部分转子轴相配合，所以加工的要求也是整个零件中最高的，加工的步逐也是最多的。我们来看看加工重点的甩油孔部分，可以很容易的看出，该孔的大部分属于不容易加工的外形，并且基本上不需要和其他零件配合，因此，除开R7.5的甩油孔外，都采用毛坯模锻成型。再来看看甩油孔的位置，甩油孔并不是与大头端面垂直，而是与垂直线有一个倾斜角，从该零件图（图3）中可以得知这个角度是830，这个角度会在夹具的设 图 2、展开图计中体现出来。 Fig 2、Launches drawing 讨论完结构工艺性，我们再来看看其有哪些形位公差的要求，首先我们从图1中可以得知大头端盖正反面有0.05的平行度要求，小头主轴孔与大头端盖端面有0.05的垂直度要求，并且和大头主轴孔有0.04的同心度要求，再来看看右面的图1.3，大端盖面100外圆处有0.05圆跳动要求，还有0.022的圆度要求。 图 3、位置公差图 Fig 3、Location tolerance1.2零件毛坯图的粗步确定毛坯图是某类产品还未加工时的尺寸零件图，它可以让设计人员和加工人员知道加工前的零件应该处于一个什么样的尺寸下，而且由于毛坯加工的工艺性限制，一般达不到该零件的尺寸，所以有个富余度。从前面的分析中我们可以知道，该零件采用40Cr为材料，强度要求较高，其工作的环境相当恶劣（处于油中，含有大量的杂物），并且该零件有部分外形尺寸有一定要求而不利于机械加工，所以应选择加工精度较高的锻造，根据工程材料与机械制造基础中第8章第3节介绍，模锻件是由毛坯经加热后在锻模中锻制而成，因而能使其轮廓尺寸接近于零件的尺寸，加工余量及材料消耗大大减少。由于模锻件的尺寸比较精确，所以能免去一部分的加工工作。模锻件的成本比自由锻的成本低，其制造过程远较自由锻的过程短，所要求的工人技术要求低。虽然设备开发比较贵点，但是适合于我们这个零件大批量的生产。分析了模锻的好处再来比较其他锻造手段就可以排除其他的了。还有加工表面的问题，不论是怎样制作的毛坯表面都是有缺陷的，而且硬度较高，如果刀具的到刃切在表面层会加速刀具的磨损，因此刀具切入深度应该大于表面层厚度，如下表：表1、各种毛坯的表面层厚度(mm)Table 1、surface layer thick自由锻件模锻件铸件碳钢=1.5碳钢=1灰铸铁1-4合金钢2-4合金钢=207HB的硬度(备用)，模锻后零件表面精度是IT11。从大端面外面到小端面因为只要加工小端面，所以到加工要求的89mm预留了4mm，大端面内面到小端面的距离是77mm；大端面外圆面留了2mm，一边留了1mm，不完整圆凸台留了2mm，其他的具体尺寸可以从后面的设计中得到。那么我们先初步估算毛坯的尺寸如下图4：图4、粗步毛坯图Fig 4、Semifinished materials1.3加工阶段的划分以及工序路线的确定可以从机械制造工艺学知道，产品加工的阶段可以大致分为三个阶段：粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段。粗加工阶段主要是去除毛坯上面大部分的加工余量，使其在尺寸上接近所要加工的尺寸，包括刨、粗车、粗铣、钻、粗拉等等，其一般能达到67级精度；半精加工是使主要加工表面达到一定的精度，并留有适当的加工余量，可以为后续加工工作准备或者创造可以实现的条件，包括半精车、半精铣、铰、精拉、磨等等，其一般能达到56级精度；精加工是保证最终主要加工表面的尺寸精度、粗糙度、位置精度和形状精度等等要求。一般加工的顺序是先粗后精的加工路线，但是很多时候为了能在同一台机床上面完成更多的工作，节约时间和提高工作效率，节省夹具的数量，并且能达到很好的位置加工精度，一般还是会安排粗精连续进行加工，比如说钻孔和铰孔就可以安排一个钻模使用快换钻套来实现，这也是设计的理念之一。现在我们来分析该零件的加工思路。为了保证上面所分析的位置精度和加工精度，我们首先就要找到最主要的定位面，可以很容易的知道，这个定位面就是主轴孔的中心线，就是我们设计的时候确定的精基准。按先面后孔的加工顺序我们先找到一个加工端面做粗基准，进行轴孔加工后，即可使用轴中心线来做基准加工其他需要加工的面，在这里我选择了大端面40的凸台做粗基准（其他面或是需要加工的，或是不利于加工，这个面没什么精度要求，故选这个面），知道要保证5mm高度，所以毛坯预留到7mm：3.3致谢这个毕业设计进行了一个多学期的时间，