柴油机喷油泵工艺设计与夹具设计（精品）

1、摘 要喷油泵是汽车柴油机上的一个重要组成部分。喷油泵总成通常是由喷油泵、调速器等部件安装在一起组成的一个整体。其中调速器是保障柴油机的低速运转和对最高转速的限制，确保喷射量与转速之间保持一定关系的部件。而喷油泵则是柴油机最重要的部件，被视为柴油发动机的“心脏”部件，它一旦出问题会使整个柴油机工作失常。喷油泵有直列式、分配式、单体式等三大类。喷油泵要有动力源才能运转，它下部的凸轮轴是由发动机曲轴齿轮带动的。由此可见，对柴油机喷油泵的设计及制造提出了严格的要求。本次毕业设计任务是对柴油机喷油泵的工艺设计与夹具设计,在柴油机喷油泵零件的加工工艺过程中主要是对8.7h7孔及9h8孔和油泵内圆的加工，其

2、中8.7h7孔与内圆中心线之间、9h8孔与油泵端面之间、9h8孔与内圆中心线之间都有位置要求, 因此采用专用夹具以毛坯外圆定位先加工内圆及8.7h7孔,再以内圆及8.7h7孔定位钻9h8孔。在夹具的设计过程中，主要以支承钉、菱形销和定位心轴来定位，靠螺钉来实现夹紧。同时夹具可绕铰链回转，以便于装卸。关键字：喷油泵，工艺设计，夹具设计，定位，夹紧diesel fuel injection pump process design and fixture designabstractdiesel fuel injection pump is the important constituent. fu

3、el injection pump assembly is usually composed of fuel injection pump, governor, etc. parts of installation together consisting of a whole. among them is the guarantee of the diesel engine governors speed and the highest speed limit to, ensure injection volume and speed of the relationship between m

4、aintain certain parts. and fuel injection pump is the most important element of a diesel engine, is considered as the heart of diesel engine parts, once it is out of the question will make the whole diesel engine work disorder.fuel injection pump have inline type, distribution type, monomer three ca

5、tegories such as type. fuel injection pump to have power to operation, it is the bottom of the camshaft driven by the engine crankshaft gear. this shows, of diesel fuel injection pump design and manufacturing given strict requirements.the graduation design task is on diesel engine fuel injection pum

6、p technology design and fixture design, in diesel engine fuel injection pump parts processing technology process is mainly to the 8.7 h7 hole and 9 h8 holes and oil pump in the round processed, the 8.7 h7 hole in the center line, with round between 9 h8 hole and oil pump end, between the 9 h8/21 dat

7、ed within the centerline of the round hole between all have location requirements, so the method with the special fixture blank circle in the first round and positioning processing 8.7 h7 hole, then circle and within 8.7 h7 hole drilling positioning 9 h8 holes.the fixture design process, mainly supp

8、orting screw, diamond pin and positioning heart shaft to locate, rely on to achieve the clamping screw. at the same time can turn around the hinge fixture, in order to loading and unloading.key words: fuel injection pump, process design of fixture design, orientation, clamping柴油机喷油泵工艺设计与数控加工姓名 学号0 引

9、言随着机械制造业的迅速发展，以及在经济发展的推动下，人们对汽车的需求量日益增加，而对于汽车柴油机里的喷油泵的生产也随之增加。这也使得汽车制造业入一个前所未有的新时期。喷油泵作为汽车最重要的零部件，被誉为汽车柴油发动机的“心脏”，这表明汽车对它的要求也已经不再仅仅局限于实用，这对它的安全性及可靠性等方面提出了更加严格的要求。喷油泵有直列式、分配式、单体式等三大类，不管哪一类，喷油泵的关键在于一个“泵”字。泵油的数量、压力和时间都要非常精确，并且按照负荷自动调节。喷油泵的制造是加工精细，制造工艺复杂的部件，因此汽车柴油机喷油泵的作用及制造越加明显。本次设计主要完成以下设计内容：柴油机喷油泵的零件图

10、纸与技术要求分析、零件二维图绘制及三维建模；制定机械加工工艺卡片文件；零件的夹具设计并进行夹具图二维图绘制。根据铸件的形状特点、零件尺寸及精度，选定合适的机床设备以及夹具设计，通过准确的计算并查阅设计手册，确定了柴油机喷油泵的尺寸及精度，在材料的选取及技术要求上也作出了详细说明，并在结合理论知识的基础上，借助于计算机辅助软件绘制了零件的立体图和工程图,以保障柴油机喷油泵的加工制造。依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范；掌握实验、测试等科学研究的基本方法；以及与解决工程实际问题的能力。1 零件分析1.1 零件图分析图1.1所示

11、为柴油机喷油泵零件简图。，结构形状较简单，加工批量是大批大量生产。图1.2为零件的三维图。图1.1 柴油机喷油泵零件简图图1.2 柴油机喷油泵三维视图该零件材料为ht200，毛坯为精铸件，是国内某汽车柴油机上的零件，通常是由喷油泵、调速器等部件安装在一起组成的一个整体，用它来实现机械能的转换以及供油，为大量生产类型产品。该零件为由外圆柱面，外锥面，内孔，内外环槽等表面组成，加工表面较多且都为平面和各种孔，因此适合采用加工中心加工。1.2 技术要求分析该零件精度要求较高的项目有：大端尺寸74.8mm，大端轴肩尺寸8mm，大端内孔退刀槽直径19.5mm及宽度3.5mm，大端内孔直径16.1mm，大

12、端内孔直径13.8mm、左端倒角1mm及右端倒角mm，大端端面到19.5mm孔底部中心距16.3mm，大端轴肩2-8.7h7mm通孔，8.7h7mm通孔到内孔中心距30.50.10mm，小端尺寸42.5mm，小端尺寸30.8mm，小端端面倒角1mm及，小端内孔直径24.2mm，小端内孔直径20.7mm，小端内孔深度36.2mm，小端内孔倒角1mm，小端退刀槽直径23mm，小端内孔直径13h7mm，退刀槽14mm到退刀槽23mm间中心距29.3mm，退刀槽19.5mm到小端端面间中心距71.30.23mm，大端端面到小端端面间中心距102.80.25mm，通孔9h8mm到大端轴肩中心距24mm，

13、通孔9h8mm到内孔14mm间中心距12mm，大端右端轴肩到小端端面间中心距72.30.02mm，基准b面的垂直度0.02mm，基准h面的同轴度0.02mm，大端左端轴肩相当于基准b面的垂直度0.02mm，大端右端轴肩相当于基准b面的垂直度0.02mm，通孔9h8mm相当于基准h面的同轴度0.01mm，以及其他各表面粗糙度要求等。上述技术要求决定了须加工的表面及相应加工方案。2 零件的数控加工工艺设计2.1 选定毛坯根据零件的加工前尺寸及考虑夹具方案的设计，选择的毛坯材料牌号为ht200，毛坯种类为精铸件，毛坯外形尺寸为105mm75mm75mm。零件加工前毛坯三维视图如图1.3所示。图1.3

14、 零件加工前毛坯三维图2.2 选择定位基准 在制定工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响，当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择粗基准，再选择精基准。2.2.1 粗基准的选择：按照粗基准的选择原则，为保证不加工表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准，故在基准h面综合加工时，选择零件的外圆作为粗基准。2.2.2 精基准的选择：在基准h面综合加工以后，各工序

15、则以该孔为定位精基准。这样就满足了基准重合的原则和互为基准的原则。在加工8.7h7mm通孔时，以基准h面作为精基准。在加工9h8mm通孔时，以台阶面、内孔13h7mm和8.7h7mm作为作为精基准。2.3 工艺路线的设计（1）工艺路线的设计 为保证几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须判定合理的工艺路线。由于生产纲领为成批生产，所以xh754卧式加工中心配以专用的工、夹、量具，并考虑工序集中，以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。针对零件图样确定零件的加工工序为：工序一：（毛坯左端外圆定位）1)粗车基准孔h右端内孔，作为基准面。2)精车基准孔h右端内孔至尺寸要求。工序二：（毛坯

16、右端外圆定位）1)粗车基准孔h左端内孔，作为基准面。2)精车基准孔h左端内孔至尺寸要求。工序三：（基准h面定位） 1)粗钻铰2-8.7h7mm孔。 2)精钻铰2-8.7h7mm孔。工序四：（以台阶面、内孔13hmm7和8.7h7mm定位） 1）粗钻铰9h8mm孔。 2）精钻铰9h8mm孔。 3）所有面去锐边毛刺。2.4 确定切削用量和工时定额切削用量包括背吃刀量、进给速度或进给量、主轴转速或切削速度（用于恒线速切削）。其具体步骤是：先选取背吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度（参考资料数控加工工艺及设备）。工时定额包括基本时间、辅助时间、地点工作服务时间、休息和自然需要时间以及准备终结时

17、间。2.4.1 背吃刀量的确定根据零件图样知工件表面粗糙度要求为1.6及3.2，根据数控加工工艺及设备当工件表面粗糙度要求为ra0.83.2时，选粗车的背吃刀量为3mm，精车时的背吃刀量取0.35mm。2.4.2 进给量f的确定 切削进给速度f是切削时单位时间内工作与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/min。切削进给速度f的按公式（2.1）计算： f=sf （2.1） f 进给量，mm/r；s 工件或刀具的转速，单位为r/min；根据参考文献数控加工工艺及设备表4-3、4-4得知；选取粗车时：f=0.50mm/r；精车时：f=0.2mm/r。按车床的实际转速s=720r/min，则粗车时：

18、f=360mm/min；精车时：f=144mm/min。2.4.3 切削速度的确定主轴转速s（r/min）要根据允许的切削速度/(m/min)和车刀具直径d来选择。主轴转速s 按公式（2.2）计算： （2.2）按车床的实际转速s=720r/min，粗车时，=54.3m/min；精车时，=120m/min。2.5 各工序的设备、刀具、量具的设计根据2.3 工艺路线的设计的工序安排，由于零件只需进行孔和面的简单加工，故选择卧式加工中心。加工内容有：车内孔、车退刀槽、车端面、钻孔及铰孔等，所需刀具不超过20把。选用国产xh754卧式加工中心即可满足上述要求。该机床x轴行程为500mm， y轴行程为4

19、00mm，z轴行程为400mm，工作台尺寸为400mm400mm，主轴端面至工作台中心线距离为150550mm，主轴锥孔为iso40，刀库容量为30把,双向定位精度和单向重复定位精度分别为0.02mm和 0.01mm,工作台分度精度为7和重复分度精度为4，机床最大承载重量为600kg。加工中心是一种带有刀库和自动换刀装置的数控机床。可使工件在一次装夹后，自动连续完成铣削、钻孔、镗孔、铰孔、攻螺纹、切槽等多工序加工。因此，加工中心除可加工各种复杂曲面外，特别使用于各种箱体类和板类等复杂零件的加工。与其他机床相比，加工中心大大缩短了工件装夹、测量和机床的调整时间。缩短工件的周转、搬运和存放时间，使

20、机床的切削时间利用率高于普通机床的3-4倍；具有较好的加工一致性，并且能排除工艺过程中人为干扰因素，从而提高了加工精度和加工效率，缩短生产周期；此外，加工中心机床解决了刀具问题并具有高度自动化的多工序加工管理，它是构成柔性制造系统的重要单元。本设计选用fanuc 18i-mb系统xh754卧式数控加工中心。2.6 确定工艺文件根据2.3 工艺路线的设计的工序安排，编出机械加工工艺过程卡片及工序卡片。见附表1：机械加工工艺过程卡片；附表25：数控加工工序卡；附表79：数控加工进给路线图。2.7 机械加工刀具卡片的制定根据2.3 工艺路线的设计的工序安排，编出机械加工刀具卡片。见附表6：机械加工刀

21、具卡片。2.8 数控编程根据2.3 工艺路线的设计的工序安排，编出数控加工程序。见附表10：数控加工程序。3 柴油机喷油泵钻9h8夹具工序工艺装备的设计3.1 夹具设计方案的设计机械加工时，为使工件的被加工表面获得规定的尺寸和位置精度要求，必须使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置，这个过程成为定位。在加工过程中，工件在各种力的作用下应当保持这一正确位置始终不变，这就需要夹紧。工件的装夹过程就是工件在机床上或夹具中定位和夹紧的过程。工件在机床上装夹好以后，才能进行机械加工。柴油机喷油泵的装夹是以平面工作台为安装的基础，定位夹具或工件，并通过夹具最终定位夹紧工件，使工件在整个加工过程中始终与工

22、作台保持正确的相对位置。 柴油机喷油泵的特点对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定。二是要能协调柴油机喷油泵零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，重点考虑以下几点： 1、在成批生产时，才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 2、夹具上个零件部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位。夹紧原件不能影响加工中的走刀。 根据课题要求，批量生产1000件柴油机喷油泵零件，故需要设计专用夹具进行装夹。3.1.1 夹具的定位方案的设计工件定位方案的确定，首先应考虑满足加工要求。按基准重合原则，选用台阶面、内孔13h7和8.7h7孔作为定位基准，定位方案如图3-1所

23、示。平面机构自由度计算公式为：，其中：n 为活动构件，n=n-1，n为构件； 低副； 高副；所以： 图3-1 柴油机喷油泵的定位方案即菱形销制了z方向的移动度及转动度，定位心轴限制了工件的x、y方向的转动度及x、y方向的移动度。从而达到了完全定位的效果。3.1.2 夹具的夹紧方案的确定工件夹紧方案的确定，取工件的两个夹紧点夹紧，采用螺钉及螺母夹紧，如图3-2所示。采用螺钉通过压板在工件的左端夹紧，采用螺母通过定位心轴在工件的右端夹紧，其结构紧凑、操作方便。图3-2 柴油机喷油泵的夹紧方案3.1.3 夹具对刀装置方案的确定夹具对刀装置方案的确定，则首先考虑的是对刀与对刀方法。1）对刀点的确定对刀

24、点是工件在机床上定位（或找正）装夹后，用于确定工件坐标系在机床坐标系中位置的基准点。为确保加工的正确，在编制程序时，合理设置对刀点。一般来说，车床对刀点应选在工件坐标系的原点上，或至少、方向重合，这样有利于保证精度，减少误差。2）对刀的方法对刀的准确程度将直接影响加工精度。因此对刀方法一定要同零件加工精度要求相适应。由于零件加工精度要求高时，则采用杠杆百分表或千分表找正，使刀位点与对刀点一致。3) 用杠杆百分表或千分表对刀过程该零件选择9h8孔为编程零点，用磁性表座将杠杆百分表吸在机床主轴端面上，手动使主轴低速旋转；手动操作使表头依x、y、z的顺序逐渐靠近18孔圆柱面处；移动z轴，使表头压住被

25、测表面，指针转动约0.1mm；逐步降低手动脉冲发生器的x、y移动量，使表头旋转一周时，其指针的跳动量允许的对刀误差为0.03mm内，此时可认为主轴的旋转中心与被测圆柱面中心重合；记下此时机床坐标系中的x、y坐标值。用g92建立工件坐标系，保证x、y坐标不变，刀具沿z轴移动到程序起点，即对刀点，则指令形式为g92 x0 y0 z,值为z向对刀保证。3.1.4 夹具与机床连接方案的设计夹具与机床连接方案的确定，首先考虑夹具与机床连接的强度及可行性。为方便夹具与机床的连接，因此选择的夹具为孔系夹具，它的元件以孔和销定位，螺栓连接，元件定位精度高，夹具的组装简便，刚性好，又便于数控机床编制加工程序。3

26、.2 夹具的结构设计专用夹具总装图见附录12。夹具零件图见附录1315。3.3 夹具的理论计算3.3.1 定位误差的分析与计算本套夹具是定位误差主要是一面两孔定位所产生的，因此只需计算两定位销的定位误差即可。（1）确定定位销中心距及尺寸公差取故两定位销中心距为30.50.034mm（2） 确定圆柱销尺寸及公差 取13h8=13mm（3） 参考文献8中表4-3选取削边销的及b值 取=3mm，b=d-1=（8.7-1）mm=7.7mm（4） 确定削边销的直径尺寸及公差 取补偿值：a=+=（0.10+0.034)mm=0.134mm 则 所以 削边销与孔的配合取h6，其下偏差为-0.009mm，故削

27、边销直径为 8.608mm=8.7mm 所以8.7mm（5） 计算定位误差 基准位移误差为： 转角误差为： 则，双向转角误差为。3.3.2 夹紧力的分析与计算由文献6表3-22可知，选择螺旋夹紧机构所需要作用力p（或转矩t）按3.2公式计算： （3.2） 夹紧力，； 螺纹升角，m16选； 螺纹摩擦角，=； 支撑表面摩擦力矩的计算力臂，选择； 螺母支撑面的摩擦因素，选择=0.178；通过计算，m16孔定位的螺钉所需夹紧力为：t=180n因此总共所需夹紧力为：t总=2t=180n2=360n3.4 夹具的使用操作说明本夹具用于柴油机喷油泵的9h8孔（工件材料ht200）。工件以台阶面、内孔13h7

28、和8.7h7在菱形销3、支承钉11、定位轴2上定位，由螺钉10夹紧工件。夹紧装置可绕铰链回转，以便装卸。4 仿真加工图4.1 钻铰9h8孔图4.2 钻铰8.7h7孔5 结论我的毕业设计题目是“柴油机喷油泵工艺分析与数控加工”，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高，并对数控技术又有了一次深刻的掌握和理解。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。最后要感谢我的指导老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，本设计说明书是通过参