齒輪油泵泵蓋的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備的設計

1、摘要本課程設計主要內(nèi)容包括齒輪油泵泵蓋的加工工藝過程設計和鉆盲孔的專用夾具設計，在課程設計過程中完成了零件圖、毛坯圖、夾具體裝配圖和夾具體零件圖的繪制及說明書的編寫。泵蓋零件結構較簡單，而且為鑄件，外表面為要求較高精度要求，鑄造即可滿足，與其它接觸面處的端面精度要求較高，需要經(jīng)過粗車、半精車加工，保證密封配合性。本次設計針對盲孔的加工難度設計了一套專用夾具，采用一面兩孔的定位方式來滿足定位要求，又通過夾緊裝置保證加工過程中不會產(chǎn)生較大誤差。其中間過程對夾緊裝置進行了受力分析，保證了夾緊的可靠性。綜上所述為本次課程設計的主要內(nèi)容及設計過程 b目錄1零件的工藝性分析11.1零件的用途11.2零件的

2、技術要求11.3審查零件的工藝性12零件毛坯的確定22.1零件的生產(chǎn)類型22.2毛坯的種類和制造方法22.3零件各表面的加工方法32.4各工序間加工余量32.5確定毛坯尺寸43機械加工工藝規(guī)程設計43.1擬定工藝路線43.2 孔 切削用量的計算53.3 基本工時的計算63.4 制訂工序卡片84 孔的專用夾具設計84.1 定位方案的設計84.2定位誤差分析與計算94.3導向元件設計104.4夾緊裝置的設計104.5 夾具結構設計及操作簡要說明115 方案綜合評價與結論116體會與展望12參考文獻131零件的工藝性分析1.1 零件的用途本次課程設計的題目是左端蓋的加工以及孔的專用夾具的設計。左端蓋

3、是齒輪油泵的組成部分，它與泵體、右端蓋齒輪軸等零件裝配在一起工作，泵蓋主要的作用是密封、緊固。保證油泵正常工作，不漏油，不與齒輪軸打齒。1.2 零件的技術要求齒輪油泵泵蓋的材料是HT200，毛坯制造完成后需進行時效處理，消除毛坯制造和機械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應力。泵蓋有下列幾組加工表面：1.以泵蓋左端蓋20為基準的加工表面，這一組加工表面包括對右端面的加工。2.以中心距為28.76±0.016為定為基準的兩個盲孔。經(jīng)過對以上加工表面的分析，我們可以選定粗基準，加工精粗基準所在的加工表面，然后借用專用夾具對其它加工表面進行加工，保證它們的位置精度 表1 泵蓋技術要求表加工表面尺寸及偏差/mm

4、公差/mm及精度等級表面粗糙度/um形位公差/mm泵蓋右端面200.033/IT86.36 6.5 沉頭孔6.5110.090/IT1112.525銷孔50.018 /IT81.616盲孔160.011 /IT61.616盲孔160.011 /IT61.61.3 審查零件的工藝性根據(jù)老師發(fā)給的零件圖，審查了零件的結構工藝性，零件圖上的視圖、尺寸公差和技術要求較統(tǒng)一，不必做大的修改。仔細閱圖后了解到此工件結構較簡單，通過鑄造再加工即可獲得，表面的精度要求不高，只是在右端面的接觸處要求具有較高的精度，以保證密封性。泵蓋上的沉頭孔和銷孔用一般鉆床夾具可加工出來，而盲孔可利用設計的專用夾具加工?？傮w來

5、說，此工件還是比較容易加工。其零件圖見電子版附圖。2零件毛坯的確定2.1零件的生產(chǎn)類型零件的生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地等）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制訂具有決定性的影響。生產(chǎn)類型一般可分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型，不同的生產(chǎn)類型有著完全不同的工藝特性。零件的生產(chǎn)類型是按零件的年生產(chǎn)綱領和產(chǎn)品特征來確定的。生產(chǎn)綱領是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。年生產(chǎn)綱領是包括備品和廢品在內(nèi)的某產(chǎn)品的年產(chǎn)量。零件的年生產(chǎn)綱領N可按下式計算其中 是零件的生產(chǎn)綱領（件/年）； 產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺、輛/年）； 每臺（輛）產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺、輛）； 備品率，

6、一般取2%4%； 廢品率，一般取0.3%0.7%；根據(jù)上式結合題目給定數(shù)據(jù)，即可算出泵蓋的生產(chǎn)綱領，進而確定出其生產(chǎn)類型。=8000臺/年，=1件/臺，取=，取=0.6%，由公式(1-1)有：.泵蓋零件的重量為3.16，查表1-3可知，泵蓋為輕型零件，由此再查表1-4可知，該泵蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。2.2毛坯的種類和制造方法 泵蓋的材料在產(chǎn)品設計時已經(jīng)確定，在制定零件機械加工工藝規(guī)程時，毛坯的選擇主要是選定毛坯的制造方法。由于泵蓋選用HT200作為材料，為了減少加工余量，提高勞動生產(chǎn)率，采用機器造型，機器造型生產(chǎn)率較高、鑄件尺寸精度高、表面光潔，勞動條件好，盡管機器造型需要專用設備和工藝裝備

7、，投資較大，生產(chǎn)準備時間長，但在大批大量生產(chǎn)的情況下鑄件成本仍能顯著降低，該泵蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以在鑄件造型上采用機器造型。2.3零件各表面的加工方法當零件的加工質(zhì)量要求較高時，一般要經(jīng)過粗加工、半精加工和精加工三個階段，如果零件的加工精度要求特別高、表面粗糙度特別小時，還要經(jīng)過光整加工階段。通過對泵蓋的各加工表面的分析，選擇前面一系列的預備工序的加工方法和順序。表2 各加工表面加工方案加工表面精度要求/um加工方案泵蓋右端面6.3粗車-半精車5銷孔1.6鉆-鉸孔12.5鉆16孔1.6鉆-粗鉸-精鉸2.4各工序間加工余量根據(jù)表1-6至1-11和2-15至2-40，將各加工表面的工藝路線

8、、工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度填入表3中。12 各工序間加工余量加工表面工步名稱工步余量基本尺寸公差等級精度公差工步偏差粗糙度泵蓋右端面半精車1.420IT80.033206.3粗車1.618.6IT120.2118.612.5毛坯323-2.423-5銷孔鉸0.25.0IT80.01851.6鉆0.84.8IT120.1204.86.3毛坯44-241-6.5孔鉆26.5IT110.0906.512.5毛坯4.54.524.5116精鉸0.0516IT60.011161.6粗鉸0.9515.95IT80.02715.956.3鉆1.215IT110.110151

9、2.5毛坯13.813.8-2.413.81.2-2.5確定毛坯尺寸根據(jù)表3得出毛坯尺寸。利用電子版繪出毛坯圖，毛坯尺寸詳見毛坯圖。3機械加工工藝規(guī)程設計3.1擬定工藝路線擬定零件的機械加工工藝路線是制訂工藝規(guī)程的一項重要工作，擬定工藝路線時主要解決的問題有：選定各加工表面的加工方法；劃分加工階段；合理安排各工序的先后順序；確定工序的集中和分散程度?？紤]到實際經(jīng)驗的缺乏，有限的時間，主要進行了定位基準的選擇、各表面加工方法的確定和工序順序的安排工作。 定位基準的選擇 定位基準的選擇是制訂工藝規(guī)程的一項重要工作。定位方案的選擇直接影響加工誤差，影響夾具的復雜性及操作方便性。定為基準的選擇分為粗基

10、準和精基準。最初工序中，只能選擇以未加工的毛坯面作為定位基準，稱為粗基準，隨后與以加工面為定位基準，稱為精基準。 左泵蓋的左端面為鑄造面，能滿足表面粗糙度和精度的要求，先以左端面為粗基準，粗加工出右端面，再以右端面為精基準鉆出孔和锪出的銷孔，盲孔。粗加工完成后，進一步進行半精加工和精加工等。 工序順序的安排根據(jù)表2各加工表面的加工方法和表3各工序間加工余量，考慮加工過程中定位基準的選擇原則，確定工序順序。在工序順序安排中，不僅要考慮機械加工工序，還應考慮熱處理和輔助工序，遵循先基準后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔的原則，最終確定的工序順序詳見表4，以此為依據(jù)，填寫機械加工工藝過程卡片。表4

11、 加工工序工序工序名稱工序內(nèi)容1車粗車右端面至18.6mm2車半精車右端面至20mm3锪锪通孔4鉸鉸孔至5.0mm5鉆鉆通孔，鉸孔，擴11孔深6，鉸孔6鉆鉆深13，粗鉸、精鉸7時效熱處理8去毛刺鉗工9終檢3.2 孔 切削用量的計算 鉆孔工步切削用量的計算背吃刀量的確定，取=15mm。進給量的確定，由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.20mm/r。切削速度的計算，由表5-22，按工件材料為鑄鐵、硬度為187HBS的條件選擇，切削速度可取為18m/min。由公式（5-1）可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速358.1，參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速=392。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1

12、），可求出該工序的實際鉆削速度=。 鉸孔工步工步切削用量的計算1）粗鉸背吃刀量的確定，取=0.95mm。進給量的確定，由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.9mm/r。切削速度的計算，由表5-31，切削速度可取為4m/min。由公式（5-1）可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速80，參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速=97。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度=。2 ）精鉸 背吃刀量的確定，取=0.05mm。進給量的確定，由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.9mm/r。切削速度的計算，由表5-31，切削速度可取為4m/min。由公式（5-1）可求得該工序鉆頭

13、轉(zhuǎn)速80，參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速=97。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度=。3.3 基本工時的計算基本時間的計算1）.鉆孔工步根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式求得式中=13mm； =0mm；f=0.20mm/r；n=392r/min。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間=(13mm+5.4mm+0mm)/(0.20mm/r392r/min)0.234min=14.1s。2）.粗鉸孔工步 根據(jù)表5-41，絞圓柱孔基本時間由公式求得式中、。由表5-42按、=(16-15.95)/2=0.025mm 的條件查得； =0mm；而=13mm；

14、=0.9mm/r；=。將上述結果代入公式中，經(jīng)過計算即可得出該工序的基本時間：=(13mm+0.37mm+0)/(0.9mm/r97r/min)0.153min=9.2s。3）.精鉸孔工步根據(jù)表5-41，絞圓柱孔基本時間由公式求得。式中、由表5-42按、=(16-15.95)/2=0.025 的條件查得=0.19mm；=0mm；而=13mm；=0.9mm/r；=。將上述結果代入公式：經(jīng)過計算即可得出該工序的基本時間：=(13mm+0.19mm+0)/(0.9mm/r97r/min)0.151=9.1s 輔助時間的計算 根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間與基本時間之間的關系為，可取，則各工序的輔助時

15、間分別為：鉆孔工步的輔助時間： =0.1514.1s=2.12s;粗鉸孔工步的輔助時間： =0.159.2s=1.38s;精鉸孔工步的輔助時間： =0.159.1s=1.37s; 其他時間的計算除了作業(yè)時間以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要時間和準備與終結時間。由于泵蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間是作業(yè)時間的，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的，本工件均取3%，則各工序的其他時間（）可按關系式計算，分別為：鉆孔工步的其他時間：=6%(2.12s+14.1s)=0.97s粗鉸孔工步的其他時間：=6%(9.2s+1.3

16、8s)=0.63s精鉸孔工步的其他時間：=6%（9.1s+1.37s）=0.62s 單件時間的計算1）鉆孔工步=2.12s+14.1s+0.97s=17.19s;2）粗鉸孔工步=9.2s+1.38s+0.63s=11.21s;3）精鉸孔工步=9.1s+1.37s+0.62s=11.09s;因此，工序的單件時間：=+=17.91s+11.21s+11.09s=40.21s3.4 制訂工序卡片本次課程設計中，我所選擇的工序是加工216孔。根據(jù)表4、216切削用量的計算和基本工時的計算即可制訂出該工序的工序卡片，具體內(nèi)容詳見機械加工工序卡片。4 孔的專用夾具設計在成批、大量生產(chǎn)中，工件的裝夾是通過機

17、床夾具來實現(xiàn)的。機床夾具在生產(chǎn)中應用十分廣泛，機床夾具的功用主要是：穩(wěn)定地保證工件的加工精度；減少輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率；擴大機床的工藝范圍，實現(xiàn)一機多能。泵蓋的盲孔加工精度，位置精度要求都較高，如果選用常規(guī)的夾具（即通用夾具）其生產(chǎn)效率是很低的，同時加工精度也不容易保證?？紤]到泵蓋零件屬于大批量生產(chǎn)，所以應該對其設計專用夾具，以保證加工精度和位置精度，提高勞動生產(chǎn)率。4.1 定位方案的設計本夾具的定位方案如下圖所示，采用1個短圓柱銷、1個菱形銷和支承平面定位，同時運用支承板來快速找正工件在夾具體中的位置。 其中：一個菱形銷限制的自由度為: 。一個短圓柱銷限制的自由度為：，。支承平面限制的自

18、由度為：，綜上，該定位方案限制了工件的6個自由度，較好的滿足零件加工要求，定位合理。4.2定位誤差分析與計算所謂定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面相對工序基準的位置誤差。因為對一批工件來說，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于定位基準是不變的，所以定位誤差就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量。造成定位誤差的原因有：由于定位基準與工序基準不一致所引起的定位誤差，稱基準不重合誤差，即工序基準相對定位基準在加工尺寸方向上的最大變動量，以表示；由于定位副制造誤差及其配合間隙所引起的定位誤差，稱基準位移誤差，即定位基準的相對位置在加工尺寸方向上的最大變動量，以表示。分析和計算定位誤

19、差的目的，就是為了判斷所采用的定位方案能否保證加工要求，以便對不同方案進行分析比較，從而選出最佳定位方案，它是決定定位方案時的一個重要依據(jù)。 定位元件尺寸公差的確定夾具的定位形式是一面兩孔，即一個短圓柱銷、削邊銷和支承板之間的保持元件的定位精度。由公式其中代表公差，代表基準孔與定位元件間的最小間隙由于定位銷和孔間的配合代號是，查表2-40，IT6=0.008IT5=0.005,又銷與孔間的最小間隙都是0，故代入公式：=0.008+0.005=0.013mm，注：為工件中心線的偏轉(zhuǎn)角度誤差代入數(shù)據(jù)求得滿足定位要求。4.3導向元件設計鉆床夾具的刀具導向元件為鉆套，鉆套的作用是確定刀具相對夾具定位元

20、件的位置，并在加工中對鉆頭等孔加工刀具進行引導，防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。由于該孔的加工方法是先鉆孔，后鉸孔。所以，采用快換式鉆套，由于泵蓋零件的特殊結構，為了便于裝夾工件，所以自行設計快換鉆套。其結構如上圖所示鉆套高度和排屑間隙鉆套高度與所鉆孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具剛度、工件表面形狀等因素有關。鉆套高度H越大，刀具的導向性能越好，但刀具與鉆套的摩擦越大，一般取H=(1-2.5)d，孔徑小、精度要求高時，H取較大值。H=(1-2.5)d=(1-2.5)16=(16-40),取H=40mm。鉆套底部與工件間的距離h稱為排屑間隙，H值應適當選取，h值太小時，切屑難以自由排出，使加工

21、表面被破壞；h值太大時，會降低鉆套對鉆頭的導向作用，影響加工精度。加工鑄鐵時，h=（）d；加工鋼時，h=()d。由于泵蓋材料為HT200，所以其排屑間隙h=()d=()16=(),取h=10mm。4.4夾緊裝置的設計在加工過程中，工件會受到切削力、慣性力、離心力等外力的作用，為了保證在這些力作用下，工件仍能在夾具中保持定位的正確位置，而不致發(fā)生位移或產(chǎn)生振動，一般在夾具結構中都必須設置一定的夾緊裝置，把工件壓緊夾牢在定位元件上。在該夾具體設計中，由于所選用的定位方案的夾緊力與切削力的方向一致，所需夾緊力較小，所以采用鉤形壓板（組合）式夾緊機構。夾緊力的計算采用計算，其中的-摩擦系數(shù)，一般取0.

22、1-0.15，由于在進行鉆孔工序時，夾緊力作用表面的表面粗糙度較小，所以本設計中選擇f=0.1。由于螺旋壓板夾緊機構中有彈簧的作用力，所以公式中的F代表的是彈簧壓縮變形受到的作用力，有材料力學中的公式 z-彈簧的工作圈數(shù)G-彈簧材料的剪切彈性模量，其值查表12-1-是在最大載荷下發(fā)生的最大變形量查機械設計書代入數(shù)據(jù)得求得F=1.54N，將F代入，其中L=28mm,f=0.1,H=45,求得.由于該工序過程需要兩處夾緊力，故總的.可以看出夾緊力很小。因為夾緊力與切削力方向一致，當其他切削力很小時，僅需要較小的夾緊力來防止工件在加工過程中產(chǎn)生振動和轉(zhuǎn)動。所以此處夾緊力能滿足要求。4.5 夾具結構設

23、計及操作簡要說明在設計夾具進應該注意提高勞動生產(chǎn)率。因此，使用鉸鏈式鉆模，一次固定2個鉆套，在一次裝夾中可以加工2個孔。本工序是粗加工，切削力較大，但是由于鉆削重要生產(chǎn)的軸向力指向定位面，和夾緊力方向相同，所以夾緊力不直接對消切削力。裝夾工件時，先翻開鉆模板把工件放在夾具上，由短圓柱銷和菱形銷定位，最后用支承板定好位置把鉆模板合上，把菱形螺母鎖上。這樣就可以鉆削了。本夾具裝配圖和零件圖，見附圖。5 方案綜合評價與結論 對于的盲孔專用夾具的設計我們采用了一面兩銷的定位方式，限制了工件的6個自由度。很好的保證了工件在夾具體中的位置但也可能造成過定位，原因在于，支承板與短圓柱銷和菱形銷的安裝誤差。在

24、鉆孔工序前的工序尺寸保證的情況下，不會產(chǎn)生過定位，滿足了加工的要求。通過以上的分析，本次課程設計的基本目的已經(jīng)達到，較好的反映了零件加工過程中的定位要求極其必要性。同時，在專用夾具設計過程中，通過查閱大量資料，設計出的夾具在使用上十分方便，定位也很準確。繪制夾具體裝配圖時，很好運用了機械制圖的知識，圖幅表達合理，線條準確。6體會與展望機械制造技術基礎課程設計就要結束了，回首近20天的設計過程，我們得到了許多收獲。再設計過程中我們遇到了許多問題，而解決問題的途徑很多，查閱資料，請教老師、同學們，總之，為了完成任務達到課程設計的目的要求，我們能夠一起研究、討論。雖然課程設計任務完成了，但是在細節(jié)問

25、題的把握上還很欠缺，還需要進一步的考究。對于一名合格的技術設計人員，零件的設計準確性是其為之奮斗的根本，用于實際中是他們的理想。當然我的技術水平還不能和他們相提并論，我的課程設計完成了，在這三周的時間里，我們查閱了許多關于機械加工與夾具設計方面的資料。電子圖版繪圖讓我們更好更快的完成任務，在繪制夾具體裝配圖時，雖然對機械制圖中的有關內(nèi)容有些陌生忘卻了，但是，我們通過自己的努力，很好的完成了裝配圖的繪制，對機械制圖的內(nèi)容有了更深的理解掌握。每一次的課程設計都受益頗多，從剛開始的無從下手，到初步了解零件的加工制造過程，最終完成課設任務，我們都能學到許多知識。每一次的課設都是一次付出，也是一次收獲，

26、課程設計也教會我們做事情要有一顆堅韌的心，不放棄，努力追求。通過這次課程設計，雖然了解了機械加工工藝及工序過程，但離實際還很遠，路還很長，慶幸的是自己對機械加工過程有了初步的了解，課程設計過程中，一步一個腳印走出來了。在課余，打算多看一些機械加工工藝方面的書，多練習軟件繪圖，更重要的是學習其中的設計理念。參考文獻1黃健求主編.機械制造技術基礎M.北京:機械工業(yè)出版社,2005.2肖繼德、陳寧平主編.機床夾具設計（第二版）M.北京：機械工業(yè)出版社,2000.3秦國華、張衛(wèi)紅主編.機床夾具的現(xiàn)代設計方法M.北京：航空工業(yè)出版社,2006.4秦寶榮主編.機床夾具設計M.北京:中國建材工業(yè)出版社,19

27、98.25陳國香主編.機械制造與模具制造工藝學M.北京:清華大學出版社,2006.5.6李彩霞主編.機械精度設計與檢測技術M.上海:上海交通大學出版社,2006.1.7方子良主編.機械制造技術基礎M. 上海:上海交通大學出版社,2005.1.8華楚生主編.機械制造技術基礎M.重慶:重慶大學出版社, 2000.4.9李益民主編. 機械制造工藝設計簡明手冊M. 北京:機械工業(yè)出版社, 1999.10.10王光斗等主編.機床夾具設計手冊M.上海:上?？茖W技術出版,2000.11.11艾興等編. 切削用量簡明手冊M. 北京:機械工業(yè)出版社,2000.3.12王伯平主編.互換性與測量技術基礎（第2版）M. 北京:機械工業(yè)出版社,2004.4.13鞏云鵬、田萬祿等主編.機械設計課程設計.東北大學出版社，2008.714孫志禮、冷興聚等主編.機械設計.東北大學出版社，2000.915李鳳平、張士慶等主編.機械圖學.東北大學出版社，2006.8 機械加工工序卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱