机械制造技术课程设计-齿轮泵前泵盖钻孔夹具设计【全套图纸】.pdf

1 齿轮泵前泵盖的工艺分析及生产类型的确定齿轮泵前泵盖的工艺分析及生产类型的确定 1.1 齿轮泵前泵盖的用途齿轮泵前泵盖的用途 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 齿轮泵前泵盖和后泵盖一起将油泵整体进行封闭，保证油泵的密封性 和内部环境的清洁，并对内部零件起到了支撑作用，同时，为解决齿轮泵 的困油现象,通常在泵盖上开设对称的卸荷槽,或向低压侧方向开设不对称 卸荷槽,吸液侧采用锥形卸荷槽,排液侧为矩形卸荷槽，避免因为油困而引起 的冲击和噪声，延长了元件的使用寿命，提高了工作效率。 1.2 齿轮泵前泵盖的技术要求齿轮泵前泵盖的技术要求 按表 1-1 形式将齿轮泵前泵盖的技术要求列于下表中。 表 1 前泵盖零件技术要求表 加工表面 尺 寸 及 偏 差 mm 公差及精度等级 表面粗糙度 ra/ m 形位公差/mm 大凸台左端面 21 + - 105 . 0 105 . 0 it12 6.5 小凸台左端面 12 + - 135 . 0 135 . 0 it13 25 前泵盖右端面 10 + - 075 . 0 075 . 0 it7 1.6 18mm 孔 18 + 043 . 0 0 it9 3.2 28mm 孔 28 + 043 . 0 0 it9 3.2 5mm 孔 5 + - 015 . 0 015 . 0 it9 3.2 9mm 孔 9 + - 11 . 0 11 . 0 it13 25 卸荷槽侧面 10 + - 11 . 0 11 . 0 it13 25 卸荷槽下表面 10 + - 11 . 0 11 . 0 it13 25 圆孔倒角 145 it13 25 整体来讲，齿轮泵前泵盖的结构比较复杂，由于外表面不用于安装配 合，故对其精度要求较低，而内表面需要和其他零件进行配合，故对其精 度要求较高，这是保证油泵密封性的重要手段。同时，与支撑齿轮的轴的 孔的要求也较高，有粗糙度的要求，同时还有配合精度的要求。 综上所述，该零件的各项技术要求制订的较合理，符合盖零件的装配 要求。 1.3 审查齿轮泵前泵盖的工艺性审查齿轮泵前泵盖的工艺性 分析零件图可知，前泵盖的两端面还有轴孔以及卸荷槽均要求切削加 工，而两齿轮所在轴的孔只放在了一个凸起的台上，这样，不但可以适当 的减少精加工的面积，而且还提高了其接触刚度；由于各个孔的端面都是 平面，可以防止加工过程中钻头偏钻，保证孔的加工精度；另外，该零件 除了主要的加工表面（前泵盖凸台的端面，前泵盖的内端面和孔的表面等） 精度要求较高，其他的表面加工精度都比较低，不需要高精度的机床加工， 通过铣削、钻床的粗加工就可以满足加工要求；主要表面虽然加工精度相 对要求较高，但在正常的生产条件下，采用较经济的方法就可以保质保量 的加工出来。此外，该零件的整体结构比较对称，也方便加工。由此可见， 该零件的工艺性较好。 1.4 确定齿轮泵前泵盖的生产类型确定齿轮泵前泵盖的生产类型 依设计题目可知：n=5000 台/年 所以根据表 1- 3、1- 4 确定生产类型为成批生产（大批） 。 2 确定毛坯、绘制毛坯简图确定毛坯、绘制毛坯简图 2.1 选择毛坯选择毛坯 该零件材料为20-40，考虑到零件的形状、结构以及材料，选择毛 坯为铸件较适宜， 由于零件年产量为 5000 件， 属于成批生产中的大批生产， 而且零件的轮廓尺寸不大，故采用金属型铸造。这从提高生产率，保证铸 件精度、表面质量与机械性能方面考虑，是合理的。 2.2 确定毛坯尺寸公差和机械加工余量确定毛坯尺寸公差和机械加工余量 参见课程设计指导书第二章第二节，铸件的尺寸公差和机械加工余量 可分别由表 2-3 和 2-4 查得，但要确定毛坯的尺寸公差与机械加工余量， 应先确定以下各项因素： （1）毛坯铸件的公差等级 该值由铸件的成型方法和材料确定，成型方法已确定为金属型铸造， 材料为灰铸铁，由表 2-1 查得铸件的尺寸公差等级为10，这里取 8 级。 （2）毛坯铸件的机械加工余量等级 同样根据铸件的成型方法和材料来确定，成型方法已确定为金属型铸 造，材料为灰口铸铁，则可通过表 2-5 查得机械加工余量等级为， 这里取 e 级。 2.2.1 确定毛坯尺寸公差确定毛坯尺寸公差 根据查表得到的毛坯铸件公差等级为 8，以及由零件图得知，毛坯铸件 基本尺寸大致处于 100 至 160 之间，由表 2-3 查得毛坯铸件的尺寸公差为 1.8mm。 2.2.2 确定机械加工余量确定机械加工余量 根据查表得到的毛坯加工余量等级为 e，以及由零件图得到的，最终机 械加工后铸件的最大轮廓尺寸处于 100 至 160 之间，由表 2-4 查得铸件的 机械加工余量为 1.1mm。 2.2.3 确定毛坯尺寸确定毛坯尺寸 根据最终机械加工后的成型零件尺寸（即零件图中所标注的尺寸） ，及 已经确定的毛坯铸件的机械加工余量和尺寸公差，可确定毛坯铸件的基本 尺寸为成型零件基本尺寸加上（1.1+1.8/2=2.0mm） 。(单边余量，且只针对 待加工面而言)。由此可得，毛坯的尺寸为长宽高=1389025。 2.3 绘制毛坯简图绘制毛坯简图 毛坯简图如下图所示。 3 拟定前泵盖工艺路线拟定前泵盖工艺路线 3.1 定位基准的选择定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先选定精基准，然后再确定粗 基准。 3.1.1 精基准的选择精基准的选择 根据该前泵盖零件的技术要求和装配要求，选择前泵盖右端面和孔 28mm 轴线作为精基准，零件上其余需加工表面都可以采用他们进行加工， 即遵循了“基准统一”原则。选择前泵盖的右端面为精基准，能保证凸台 各端面和泵盖左端面的工序基准和定位基准重合，可以避免基准不重合误 差；选择孔28mm 的轴线作为精基准，可以使8mm 和卸荷槽都能满足基 准重合，有利于提高加工精度。 3.1.2 粗基准的选择粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其它表面缺欠。这里选 择前泵盖大凸台左端面和 r34 外半圆侧面为粗基准。采用 r34 外半圆侧面 定位可保证孔的左右对称；采用前泵盖大凸台左端面作粗基准加工右端面， 可以为后续工序准备好精基准。 3.2 表面加工方法的确定表面加工方法的确定 根据前泵盖零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工 工件各表面的加工方法如下表所示。 表 2 前泵盖各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等 级 表面粗糙度 ra/m 加工方案 备注 大凸台左端面 it12 6.5 粗铣 表 18 小凸台左端面 it13 25 粗铣 表 18 前泵盖右端面 it7 1.6 粗铣精铣 表 18 18mm 孔 it9 3.2 钻铰 表 17 28mm 孔 it9 3.2 粗扩精扩 表 17 5mm 孔 it9 3.2 钻铰 表 17 9mm 孔 it13 25 钻 表 17 卸荷槽侧面 it13 25 粗铣 表 18 卸荷槽底面 it13 25 粗铣 表 18 圆孔倒角 it13 25 锪 3.3 加工阶段的划分加工阶段的划分 该前泵盖加工质量要求较高，可将加工阶段分成粗加工、半精加工阶 段、和精加工阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准（前泵盖右端面和28mm 的孔）准备好， 使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然 后粗铣前泵盖大凸台左端面、小凸台左端面、卸荷槽内侧面、钻9mm 孔和 底面和28mm 孔的粗扩、圆孔倒角。在半精加工阶段，完成18mm、5mm 孔的钻、铰和28mm 孔的精扩。精加工阶段，进行前泵盖右端面的精铣。 3.4 工序的集中与分散工序的集中与分散 这里选用工序集中原则安排前泵盖的加工工序。该前泵盖的生产类型 为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而 且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由 于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表之间的相对位置精 度要求。 3.5 工序顺序的安排工序顺序的安排 3.5.1 机械加工工序机械加工工序 （1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准前泵盖右端面 和28mm 孔。 （2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面前泵盖右端面和 28mm 孔和前泵盖左端面，后加工次要表面小凸台左端面、卸荷槽内侧 表面和底面 （4）遵循“先面后孔”原则，先加工前泵盖左右各端面，再加工28mm 孔；先铣卸荷槽内侧和底面表面，再钻、铰18mm 孔、9mm 孔、5mm 孔。 3.5.2 辅助工序辅助工序 在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、 清洗和终检工序。 综上所述，该前泵盖工序的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工 及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工主要表 面精加工。 3.6 确定工艺路线确定工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了前泵盖的工 艺路线。 表 3 前泵盖工艺路线及设备、工装的选用 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 1 粗铣前泵盖右端面、大凸台 左端面和小凸台左端面 立式铣床 x51 端铣刀 游标卡尺 2 精铣前泵盖右端面 立式铣床 x51 端铣刀 游标卡尺 3 钻、铰28mm 孔 四面组合钻床 麻花钻、铰刀 卡尺、塞规 4 锪28mm 孔口倒角 四面组合钻床 90外锥面锪钻 5 钻、铰18mm 孔 四面组合钻床 麻花钻、铰刀 内径千分尺 6 钻9mm 孔 四面组合钻床 铰刀 卡尺、塞规 7 钻、铰5mm 孔 四面组合钻床 麻花钻、铰刀 内径千分尺 8 锪5mm 及18mm 孔口 倒角 四面组合钻床 90外锥面锪钻 9 粗铣卸荷槽底面和侧面 立式铣床 x51 直柄键槽铣刀 卡规、 深度游标卡 尺 10 中检 塞规、 百分表、 卡 尺等 11 去毛刺 钳工台 平锉 12 清洗 清洗机 13 终检 塞规、 百分表、 卡 尺等 4 加工余量、工序尺寸和公差的计算加工余量、工序尺寸和公差的计算 4.1 工序工序 1 和工序和工序 2加工前泵盖加工前泵盖右端面和大、 小凸台左端面右端面和大、 小凸台左端面到设计尺寸的加工余量、 工到设计尺寸的加工余量、 工 序尺寸和公差的确定序尺寸和公差的确定 第 1、2 道工序的加工过程为： 1）以大凸台左端面 b 定位，粗铣前泵盖右端面 a，保证工序尺寸 p1； 2）以前泵盖右端面定位，粗铣大凸台左端面，保证工序尺寸 p 2； 3）以大凸台左端面定位，精铣前泵盖右端面，保证工序尺寸 p 3，达到 零件图设计尺寸的要求，即 21 + - 105 . 0 105 . 0 mm。 由下面图 1 所示加工方案，可找出全部工艺尺寸链，如图 2 所示。求 解各工序尺寸及公差顺序如下： 图 1 图 2 从图 2（a）知，p 3=21 + - 105 . 0 105 . 0 mm； 从图 2 （b） 知， p 2=p3+z3， 其中 z 3为精加工余量， 查表 2-36 确定 z 3=1mm, 则 p 2= （21+1） mm=22mm。 由于工序尺寸 p2是在粗铣加工中保证的， 查表 1-20 知，粗铣工序的经济加工精度等级可达到 b 面的最终加工要求it12，因 此确定该工序尺寸公差为 it12，其公差值为 0.35，故 p 2=（22 0.175）mm； 从图 2（c）所示工序尺寸链知，p1=p 2+z2，其中 z2为粗铣余量，由于 b 面的加工余量是经粗铣一次切除的，故 z 2应等于 b 面的毛坯余量，即 z 2=2mm，p1=（22+2）mm=24mm。由表 1-20 确定该粗铣工序的经济加工精度 等级为 it13，其公差值为 0.54mm，故 p1=（240.27）mm。 为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。 1）余量 z 3的校核 在图 2（b）所示尺寸链中 z3是封闭环，故 z max3 =p max2 -p min3 =22+0.175-（21-0.105） mm=1.28mm z min3 =p min2 -p max3 =22-0.175-（21+0.105） mm=0.72mm 2）余量 z2的校核 在图 2（c）所示尺寸链中 z 2是封闭环，故 z max2 =p max1 -p min2 =24+0.27-（22-0.175） mm=2.445mm z min2 =p min1 -p max2 =24-0.27-（22+0.175） mm=1.555mm 余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。 将工序 尺寸按“入体原 则”表示：p 3=21 + - 105 . 0 105 . 0 mm，p 2=22.175 0 35. 0- mm，p 1= 24.27 0 54. 0- mm。 5 工序工序 7钻、铰钻、铰5mm 孔切削用量的计算孔切削用量的计算 5.1 钻孔工步钻孔工步 (1)背吃刀量的确定 取 a p=4.8mm (2)进给量的确定 由表 5-22，选取该工步的每转进给量 f=0.1mm/r。 (3)切削速度的计算 由表 5-22，按工件材料 ht30 的条件选取，切削速度 v 可取为 14m/min 。 由 公 式 （ 5-1 ） n=1000v/ （ d ） 可 求 得 该 工 序 钻 头 转 速 n=928.9r/min， 参照表 4-9 所列 z525 型立式钻床的主轴转速， 取转速 n=960 r/min。再将此转速代入公式（5-1） ，可求出该工序的实际钻削速度 v=n d/1000=960 r/min4.8 /1000=14.5m/min。 5.2 铰孔工步铰孔工步 (1)被吃刀量的确定 取 a p=0.2mm。 (2)进给量的确定 由表 5-31，选取该工步的每转进给量 f=0.4mm/r。 (3)切削速度的计算 由表 5-31，切削速度 v 可取为 4m/min.由公式（5-1）n=1000v/（ d） 可求得该工序铰刀转速 n=254.7r/min,参照表 4-9 所列 z525 型立式钻床 的主轴转速，取转速 n=272 r/min。再将此转速代入公式（5-1） ，可求出该 工序的实际钻削速度 v=nd/1000=272r/min5mm/1000=4.2m/min。 将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。 表 4 列出了前泵盖零件的机械加工工艺过程； 表 5 列出了前泵盖加工第 7 道工序的工序卡片。 表 4 机械加工工艺过程卡片 辽宁工程技术大学机械电 子专业 05-班 温元满 机械加工工艺过程卡 片 机械加工工艺过程卡 片 产品型 号 零件图号 产品名 称 齿轮油泵 零件名称 前泵盖 共 1 页 第 1 页 材料 牌号 ht30 毛坯种类 铸件 毛坯外形尺寸 1389025 每毛坯件 数 1 每 台 件 数 1 备 注 工 序 号 工 序 名 称 工 序 内 容 车间 工段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 1 粗铣前泵盖右端 面、大凸台左端面 和小凸台左端面 粗铣前泵盖右端面、 大 凸 台 左 端 面 至 22.17521.825mm、 ra=6.5m 立式铣床 x51 端面铣刀、游标卡尺、专用 夹具 2 精铣前泵盖右端面 精铣前泵盖右端面至 21.10520.895mm、 ra=1.6m 立式铣床 x51 端面铣刀、游标卡尺、专用 夹具 3 钻、铰28mm 孔 四面组合 钻床 扩孔钻、卡尺、塞规 4 锪28mm 孔口倒角 四面组合 钻床 外锥面锪钻（90） 5 钻、铰18mm 孔 四面组合 钻床 麻花钻、铰刀、内径千分尺 6 钻9mm 孔 四面组合 钻床 铰刀、卡尺、塞规 7 钻、铰5mm 孔 四面组合 钻床 麻花钻、铰刀、内径千分尺 8 锪5mm 及18mm 孔口倒角 四面组合 钻床 外锥面锪钻（90） 9 粗铣卸荷槽底面和 侧面 立式铣床 x51 直柄键槽铣刀、卡规、深度 游标卡尺、专用夹具 10 中检 塞规、百分表、卡尺等 11 清洗 清洗机 12 终检 塞规、百分表、卡尺等 设计 （日期） 审 核 （日 期） 标 准 化 （日 期） 会 签 （日 期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改 文件 号 签字 日期 表 5 机械加工工序卡片 辽宁工程技术大学 机械电子专业 05-班 温元满 机械加工工序卡片机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 齿轮油泵 零件名称 前泵盖 共 1 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 7 粗铣卸荷槽 底面和侧面 ht30 毛坯种类 毛坯外形