齿轮泵的设计(毕业论文)

1、题目： 齿轮泵壳体加工工艺规程 班 级： XXX班 姓 名： XXX 专 业： 数控技术及应用 指导教师： XXX 答辩日期： 2010年6月20日摘 要一、数控机床简介数控机床是用计算机通过数字化信息实现对机床自动控制的机电一体化产品。现代数控机床普遍采用计算机数字控制系统，即CNC 系统。它综合应用了微电子技术、计算机自动控制、精密检测、伺服驱动、机械设计与制造技术等多方面的最新成果，是一种先进的机械加工设备。数控机床不仅能够提高产品的质量，提高生产效率，降低生产成本，还能够大大改善工人的劳动条件。（一）数控机床的产生和发展（1）数控机床的产生随着科学技术的不断发展，机械产品日趋精密、复杂

2、，而且改型频繁，这就要求制造机械产品的设备机床具有高性能、高精度、高自动化和强适应性。在机械产品中，单件和小批量产品占到70%到80%，采用普通机床加工这些零件效率低、劳动强度大，有些复杂型面甚至无法加工。采用组合机床或自动化机床加工这类零件也极其不合理，因为需要经常改装与调整设备。数控机床就是为了解决单件、小批量、精度高、复杂形面零件加工的自动化要求而产生的。（2）数控机床的发展世界上第一台数控机床产生于1952年，由美国麻省理工学院和帕森斯公司合作研制成功。之后，随着微电子技术、特别是计算机技术的不断发展，数控机床不断更新换代，数控系统先后经历了电子管（1952年）、晶体管（1959年）、

3、集成电路（1965年）、小型计算机（1970年）、微处理器或微型计算机（1974年）和基于工控PC机的通用型CNC 系统（1990年）等六代数控系统。我国从1958年开始研制数控机床，1975年研制出第一台加工中心。改革开放以来，由于引进国外的数控系统与伺服系统，使我国的数控机床在品种、数量和质量方面都得到迅速发展。从1986年开始，我国数控机床开始进入国际市场。目前我国有几十家机床厂能够生产数控机床和数控加工中心。据1997年不完全统计，全国共拥有数控机床12万台，居世界第二。在数控机床全面发展的同时，数控技术在其它机械行业中得以迅速发展，数控 I绘图机、数控坐标测量机、数控线切割机、数控编

4、织机、机器人等数控设备得到广泛的应（二）数控机床的特点和用途与传统机床相比，数控机床具有以下一些特点：（1）适应性广适应性即所谓的柔性，是指数控机床随生产对象变化而变化的适应能力。（2）加工精度高、质量稳定数控机床是按照预定程序自动工作的，一般情况下工作过程不需要人工干预，这就消除了操作者人为产生的误差。数控机床的加工精度一般可达0.0050.1mm之间。数控装置的脉冲当量（或分辨率）目前可达0.010.0001mm，并且可以通过实时检测反馈修正误差或补偿来获得更高的精度。因此，数控机床可以获得比机床本身精度更高的加工精度。（3）生产率高数控机床能够有效地减少零件的加工时间和辅助时间。一机多用

5、的数控加工中心可以进行车、铣、镗、钻、磨等各种粗精加工，实现了在一台机床上进行多道工序的连续加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产率。（4）减轻劳动强度，改善劳动条件（5）能实现复杂零件的加工（6）有利于现代化生产管理数控机床采用数字信息与标准代码处理、传递信息，特别是在数控机床上使用计算机控制，为计算机辅助设计、制造以及管理一体化奠定了基础。关键词：CNC 加工精度 生产效率II目 录摘 要 . I 1 绪 论1.1 本课题的来源、目的及意义 . (1)1.2 课题背景及国内外研究现状 . (2)1.3 本课题研究的主要内容. (8) 2 系统功能及总体结构2.1 概述 . (10)

6、2.2 系统功能 . (10)2.3 系统结构 . (11)2.4 小结 . (13) 3 系统的数据库部分的设计与实现3.1 数据库设计概述 . (14)3.2 数据库的设计 . (15)3.3 小结 . (22) 4 应用程序与UG接口程序设计4.1 概述 . (23)4.2 应用程序设计 . (23)4.3UG接口程序的设计 . (27)4.4 小结 . (31) 5 基于实例推理（CBR）在系统中的应用5.1CBR概述 . (32)5.2CBR在高速切削工艺中的应用 . (33) III5.3 知识库的构建 . (38)5.4 小结 . (44) 6 系统的应用及性能分析6.1 应用概

7、述 . (45)6.2 系统应用 . (45)6.3 性能分析与评价 . (54)6.4 小结 . (55) 7 结论与展望7.1 本文总结 . (56)7.2 将来展望 . (57) 致 谢 . (58) 参考文献 . (59) 毕业设计任务书 . (63)IV1 绪 论1.1 本课题的来源、目的及意义在当前制造环境中，加工工艺规程已成为困扰零件加工的一个大问题。为此人们也做了大量的工作，由于种种原因至今效果并不明显。因此目前由于加工工艺规程不当而影响零件的加工质量、加工效率和刀具磨损的情况还比较严重。就齿轮泵壳的加工而言，虽然有国际领先水平的高速加工机床，但相应的工艺技术却相对落后，致使硬

8、件资源不能得到充分利用。通过调研发现存在如下主要问题：1） 在加工零件缘条或轮廓时，由于拉刀或让刀造成厚度尺寸和轮廓形状不准确；2）空刀过多，零件有效切削的时间较少，从而延长了零件的加工周期；3）切削力过大，造成零件变形或定位状态改变；4）加剧了机床和刀具的振动，降低了零件的表面质量；5）刀具磨损剧烈，从而降低了刀具耐用度；6）在零件转角处拉刀，造成零件过切；7）工时定额不准，使得高速切削加工的管理水平难以进一步提高；8）在数控加工中心，由于工艺过程选择不当而造成的零件超差报废现象十分普遍，以至于目前大多数工艺人员依然依靠工作经验，或是通过查询有关的资料来拟定工艺规程。基于上述等等原因，对机械

9、加工工艺规程的优化和整理研究已势在必行。我们将针对齿轮壳的加工过程，对涉及加工过程中的机床、刀具、零件及其相配套的工艺规程等进行科学整理、归纳和完善，对其加工工艺进行优化和管理。本课题的主要研究目的，一方面是运用、巩固课程所学的理论知识，培养机械设计的初步能力；掌握一般机械箱体装置的加工方法、加工步骤，为从事机械制造加工打好基础；运用和熟悉加工零件，了解有关的国家标准、部颁标准及规范。另一方面通过对加工工艺规程实施优化策略，针对不同零件的加工特征拟订不同的工艺规程，从而缩短生产周期，降低制造成本，提高加工精度，延长刀具寿命，更大程度上提高机械加工水平，提高生产效率和产品质量，获取更大的经济利益

10、。1.2 课题背景及国内外研究现状齿轮泵的概念是很简单的，即它的最基本形式就是两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转，这个壳体的内部类似“8”字形，两个齿轮装在里面，齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。来自于挤出机的物料在吸入口进入两个齿轮中间，并充满这一空间，随着齿的旋转沿壳体运动，最后在两齿啮合时排出。由图可见，这种泵的壳体内装有一对外啮合齿轮。由于齿轮端面与壳体 端盖之间的缝隙很小，齿轮齿顶与壳体内表面的间隙也很小，因此可以看成将齿轮泵壳体内分隔成 左、右两个密封容腔。当齿轮按图示方向旋转时，右侧的齿轮逐渐脱离啮合，露出齿间。因此这 一侧的密封容腔的体积逐渐增大，形成局部真空，

11、油箱中的油液在大气压力的作用下经泵的吸油 口进入这个腔体，因此这个容腔称为吸油腔。随着齿轮的转动，每个齿间中的油液从右侧被带到 了左侧。在左侧的密封容腔中，轮齿逐渐进入啮合,使左侧密封容腔的体积逐渐减小，把齿间的油 液从压油口挤压输 1出的容腔称为压油腔。当齿轮泵不断地旋转时，齿轮泵的吸、压油口不断地吸油 和压油，实现了向液压系统输送油液的过程。在术语上讲，齿轮泵也叫正排量装置，即像一个缸筒内的活塞，当一个齿进入另一个齿的流体空间时，液体就被机械性地挤排出来。因为液体是不可压缩的，所以液体和齿就不能在同一时间占据同一空间，这样，液体就被排除了。由于齿的不断啮合，这一现象就连续在发生，因而也就在

12、泵的出口提供了一个连续排除量，泵每转一转，排出的量是一样的。随着驱动轴的不间断地旋转，泵也就不间断地排出流体。泵的流量直接与泵的转速有关。实际上，在泵内有很少量的流体损失，这使泵的运行效率不能达到100，因为这些流体被用来润滑轴承及齿轮两侧，而泵体也绝不可能无间隙配合，故不能使流体100地从出口排出，所以少量的流体损失是必然的。然而泵还是可以良好地运行，对大多数挤出物料来说，仍可以达到9398的效率。对于粘度或密度在工艺中有变化的流体，这种泵不会受到太多影响。如果有一个阻尼器，比如在排出口侧放一个滤网或一个限制器，泵则会推动流体通过它们。如果这个阻尼器在工作中变化，亦即如果滤网变脏、堵塞了，或

13、限制器的背压升高了，则泵仍将保持恒定的流量，直至达到装置中最弱的部件的机械极限(通常装有一个扭矩限制器)。对于一台泵的转速，实际上是有限制的，这主要取决于工艺流体，如果传送的是油类，泵则能以很高的速度转动，但当流体是一种高粘度的聚合物熔体时，这种限制就会大幅度降低。 推动高粘流体进入吸入口一侧的两齿空间是非常重要的，如果这一空间没有填充满，则泵就不能排出准确的流量，所以PV值(压力流速)也是另外一个限制因素，而且是一个工艺变量。由于这些限制，齿轮泵制造商将提供一系列产品，即不同的规格及排量(每转一周所排出的量)。这些泵将与具体的应用工艺相配合，以使系统能力及价格达到最优。保旋转轴的有效润滑。这

14、一特性减少了聚合物滞留并降解的可能性。精密加工的泵体可使“D”型轴承与齿轮轴精确配合，确保齿轮轴不偏心，以防齿轮磨损。Parkool密封结构与聚四氟唇型密封共同构成水冷密封。这种密封实际上并不接触轴的表面， 2它的密封原理是将聚合物冷却到半熔融状态而形成自密封。也可以采用Rheoseal密封，它在轴封内表上加工有反向螺旋槽，可使聚合物被反压回到进口。为便于安装，制造商设计了一个环形螺栓安装面，以使与其它设备的法兰安装相配合，这使得筒形法兰的制造更容易。齿轮泵由一个独立的电机驱动，可有效地阻断上游的压力脉动及流量波动。在齿轮泵出口处的压力脉动可以控制在1以内。在挤出生产线上采用一台齿轮泵，可以提

15、高流量输出速度，减少物料在挤出机内的剪切及驻留时间，降低挤塑温度及压力脉动以提高生产率及产品质量。在我国机械加工技术在航空、模具和汽车等制造业中广泛应用，机械加工技术是以制造一定质量的产品为目标，研究如何以最少的消耗、最低的成本和最高的效率进行机械产品制造的综合性技术。机械制造工业作为国民经济的基础产业，不仅对提高人民的生活水平起着重要作用，而且对科学技术的发展，尤其是现代高新技术的发展起着重要的推动作用。计算机技术的发展，促使常规机械制造技术与精密检测技术、数控技术等相结合，向着高精度、高柔性和自动化的方向发展，使生产效率和质量大幅度提高。柔性化和自动化是机械制造技术发展的又一个方向，计算机

16、技术在机床中的应 3用，使计算机数控（CNC）机床、加工中心、柔性制造系统（FMS）等在机械制造中的应用比例正迅速增加。与这一发展相适应，机床、工具、材料、工艺等各个技术领域都有了相应的发展，如模块化组合的数控设备，专用工具品种的增加，新技术、新材料、新工艺的应用等。金属切削加工是机械制造技术的主体，占机械制造总工作量的50%以上，零件的最终加工大都需要用刀具（或磨轮）通过切削加工来完成。现代制造技术及先进设备的作用发挥都依赖于切削加工技术与工具的应用。高速高效是机械制造技术发展的另一趋势。机床结构设计与制造水平的提高和新型刀具材料的应用，使切削加工效率大为提高。经建国以来60来年的发展，我国

17、机械制造业已具有了相当的实力。“八五”期间，我国机械工业努力开发新产品，积极研究推广现代制造技术。FMS得到了进一步推广应用。这些成就为我国机械工业适应现代化技术发展，提高制造技术水平，加快产品结构调整，适应市场经济发展的要求奠定了基础。但是我们也应看到，我国的机械制造技术与国际先进水平相比还有很大差距。到1993年底，我国机床数控化率仅有3.74%，而先进发达国家已达到70%以上。引进技术吸收缓慢，国产化周期长，科技成果商品化进程慢，产品质量不稳定，规模经济效益不明显等问题普遍存在。这些问题的主要原因在于机械制造水平落后。如直线滚动导轨和滚珠丝杠质量不稳定，工具性能和寿命不高等。因此，大力发

18、展制造技术是当前机械工业的当务之急。齿轮泵在现实的生产中在许多的场合都得到了广泛的应用，它具有许多别的零件不能替代的作用，它的特点是：体积小，重量轻，制造方便，价格低，自吸性比较好且对有的污染不敏感，便于维修和保养。这么多的优点奠定了它在工业生产中不可替代的作用。齿轮泵是运输高黏度液体较为理想的设备，其作用范围广泛。目前，尽管国内的许多企业都生产出不少用于输送高黏度液体的齿轮泵，但是由于测试的手段的不完善，在材料的选择，泄露与噪声防治方面仍有一些问题。特别的国产高黏度齿轮泵在效率、可靠性与使用寿命方面与国外的产品还有比较大的差距。因此，我国许多的企业所使用的齿轮泵还在依靠进口。这就给我们国家发

19、展带来了 4隐患，为了更好的发展我国的生产也为了提高我们国家的生产工艺水平，生产出高技术含量和高精度的产品，以解决依靠国外的目的。本课题通过齿轮泵的加工制造过程，掌握一般机械箱体装置的加工方法、加工步骤，运用和熟悉加工零件，了解有关的国家标准、部颁标准及规范，为从事机械制造加工打好基础。同时，要掌握数控编程及数控加工的基本方法。本课题的主要研究内容有：1）：齿轮泵壳体零件图的分析分析零件图结构及其工艺，由于各种零件的应用场合和使用要求不同，所以在结构和尺寸上差异很大。将组成零件的基本表面和特形表面分析之后，便可针对每一种基本表面和特形表面，选择出相应的加工方法。认真地分析零件的技术要求，分清主

20、、次后，才能合理地选择每一加工表面应采取的加工方法和方案，以及整个零件的加工路线。2）生产类型的确定：生产类型是指企业生产专业化程度的分类。一般分为单件小批量生产、中批生产和大批大量生产。生产类型不同，产品和零件的制造工艺、所用设备及工艺装备、采取的技术措施、达到的技术经济效果也不同。在制订零件机械加工工艺规程时，先确定生产类型，在分析该零件的生产类型的工艺特征，以使所制订的工艺规程正确合理。3）毛坯种类的确定：毛坯的形状和尺寸，基本上取决于零件的形状和尺寸。毛坯加工余量和公差的大小，直接影响机械加工的劳动量和原材料的消耗，从而影响产品的制造成本。所以现代机械制造的发展趋势之一，便是通过毛坯精

21、化，使毛坯的形状和尺寸尽量与零件一致，力求做到少切削、无切削加工。4）机械加工工艺过程设计：主要包括粗基准和精基准的选择，这将直接影响到被加工零件的位置精度和各表面的先后顺序。其次是拟订工艺过程，包括选择表面的加工方法和确定工艺过程方案：加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面，选择一套合理的加工方法，选择时，既要满足零件加工质量的要求，也 5要兼顾生产率和经济性；确定工艺过程方案应按照“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”、“基准先行”的原则。5）选择加工设备与工艺装备：选择机床：考虑到大批量生产，尽量选高效机床；选择刀具：根据具体情况选取合适的刀具；选择夹具：大多为专用夹具；选

22、择量具：如游标卡尺，专用极限量规。6）确定工序尺寸：径向工序尺寸的确定：径向各圆柱表面加工时的工艺基准应与设计基准重合；然后确定轴向工序。7）切削用量的确定：切削用量的选取关系到刀具的选择，和刀具的磨损，工件的振荡及工件的加工精度。因此要合理的根据有关资料选取切削用量。8）数控加工的特点和发展趋势：数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用。为了充分发挥数控加工的优势，数控加工正在向工序集中、更高速高效率、更高精度、更高可靠性及更完善的功

23、能方向发展。二、 分析零件图零件图是制定工艺规程最基本的原始资料之一。对零件图分析得是否透彻，将直接影响所制定的工艺规程的科学性、合理性和经济性。2.1 零件图结构及其工艺分析要点由于各种零件的应用场合和使用要求不同，所以在结构和尺寸上差异很大。但只要仔细地观察和分析，各种零件从其形体上看，大都由一些基本表面和特形表面所组成。基本表面主要有内外圆柱面、圆锥面、球面、圆环面和平面等；特形表面主要有螺纹面、渐开线齿形表面及其他一些成形表面。将组成零件的基本表面和特形表面分析之后，便可针对每一种基本表面和特形表面，选择出相应的加工方法。如对于平面可以选择刨削、铣削、拉削或磨削等方法进行加工；对于孔，

24、可以选择 6钻削、车削、镗削、拉削或磨削等方法进行加工。对零件进行结构分析的另一个方面，就是分析组成零件的基本表面和特形表面的组合情况和尺寸的大小。组合情况和尺寸的大小的不同，形成了各种零件在结构特点上和加工方案选择上的差别。在机械制造业中，通常按零件的结构特点和工艺过程的相似性，将零件大体上分为轴类、套筒类、盘环类、叉架类和箱体类零件等。仍以平面和孔的加工为例：对箱体零件上的平面，一般多选择刨削、铣削或磨削方法进行加工，而车削则应少用；盘类零件上的平面，则多采用车削的方法进行加工；箱体零件上的孔，一般选择钻削、铰削、镗削等方法进行加工，很少选择车削或磨削；但盘类零件上的孔，大多采用车削、磨削

25、的方法进行加工。在对零件进行结构分析时，还应注意一个重要问题，即零件的结构工艺性。所谓零件的结构工艺性，是指零件的结构在保证使用要求的前提下，能否以较高的生产率和最低的成本方便的制造出来的特性。结构工艺性所涉及的问题比较广泛，既有毛坯制造工艺性、机械加工工艺性，又有热处理工艺性和装配工艺性等多方面。零件结构工艺性是否合理，直接影响零件制造的工艺过程。所以，必须认真地对零件的结构工艺性进行分析。2.2 零件技术要求分析零件的技术要求分析，是制订工艺规程的重要环节。只有认真地分析零件的技术要求，分清主、次后，才能合理地选择每一加工表面应采取的加工方法和加工方案，以及整个零件的加工路线。零件的技术要

26、求分析主要有以下几个方面的内容。1）精度分析，包括被加工表面的尺寸精度、形状精度和相互位置精度的分析。2）表面粗糙度及其它表面质量要求的分析。3） 热处理要求和其它方面要求（如动平衡、去磁等）的分析。在认真分析了零件的技术要求后，结合零件的结构特点对零件的加工工艺过程便有一个初步轮廓。加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和有无热处理要求，决定了该表面的最终加工方法，进而得出中间工序和粗加工工序所采用的加工方法。 72.3齿轮泵壳零件的作用为外啮合齿轮泵的工作原理图，它由装在壳体内的一对齿轮所组成，齿轮两侧有端盖（图中未示出），壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔。当齿轮按图示方向旋转时，

27、右侧吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作容积逐渐增大，形成部分真空，因此油箱中的油液在外界大气压力的作用下，经吸油管进入吸油腔，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到左侧压油腔内。在压油区一侧，由于轮齿在这里逐渐进入啮合，密封工作腔容积不断减小，油液便被挤出去，从压油腔输送到压力管路中去。在齿轮泵的工作过程中，只要两齿轮的旋转方向不变，其吸、排油腔的位置也就确定不变。这里啮合点处的齿面接触线一直分隔高、低压两腔起着配油作用，因此在齿轮泵中不需要设置专门的配流机构，这是它和其它类型容积式液压泵的不同之处。8而其壳体就是把其内的两个啮合齿轮封闭在其腔体内，使元件能达到需要的压强工作。齿轮泵

28、壳以主动论为1812为同轴孔和一12为从动轴孔的腔体，把两个齿轮封闭在内部。2.4 齿轮泵壳零件的工艺分析齿轮泵壳图样的视图、尺寸、公差和技术要求齐全、正确；零件选用材料为QT650-10，该材料具有较高的强度、韧性和塑性，切削性能良好；结构工艺性比较好。该零件主要加工表面及技术要求分析如下：（1）同轴孔18H7、12H7和同轴外圆32k7、的同轴度、径向圆跳动公差等级为89级，表面粗糙度为Ra1.5m。加工时最好在一次装夹下将两孔或两外圆同时加工。（2）与基准孔有垂直度要求的端面，其端面圆跳动公差等级为8级，表面粗糙度为Ra3.2m，工艺过程安排应注意保证其位置精度。（3）2-12h7孔，其

29、本身尺寸精度不难保证，两孔轴线的同轴度公差等级为9级和两孔公共轴线对基准孔（A1-A2）位置公差植为0.06m，应予以重视。（4）6-6孔，表面粗糙度为Ra12.5m，与基准孔（A1）的位置度公差为0.2mm，主要是保证装配时能够互换。3.确定生产类型毛坯的确定，不仅影响毛坯制造的经济性，而且影响机械加工的经济性。所以在确定毛坯时，既要考虑热加工方面的因素，也要兼顾冷加工方面的要求，以便从确定毛坯这一环节中，降低零件的制造成本。3.1 生产类型及其工艺特征（1）关于生产纲领企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为生产领。产品的生产纲领 9确定后，就可以根据各种零件在该产品中的数量，备品及

30、允许的废品来确定零件的生产纲领。根据车间具体情况，每次投入或产出的产品（或零件）数量，称为生产批量。生产纲领的大小对加工过程和生产组织起着重要的作用，它决定了各个工序所需的专业化和自动化的程度，决定了所选用的工艺方法和机床设备。零件的生产纲领可按下式计算N=Qn(1+)式中 N 零件的年产量，单位为件/年；Q 产品的年生产量，单位为台/年；n 每台产品中，该零件的数量，单位为件/年；备品的百分率；废品的百分率。（2） 生产类型生产类型是指企业生产专业化程度的分类。一般分为单件小批量生产、中批生产和大批大量生产。错误！未找到引用源。 单件小批量生产 产品品种很多，同一产品的产量很少，各个工作地的

31、加工对象经常改变，而且很少重复生产。例如，新产品试制，工、夹、模具制造，重型机械制造，专用设备制造都属于这种类型。错误！未找到引用源。 中批生产 产品周期地成批生产，每种产品均有一定的数量，工作地的加工对象呈周期性的重复。例如，机床、机车、电机的制造常属中批生产。错误！未找到引用源。大批量生产 产品产量很大，大多数工作地按照一定的生产节拍（在流水生产中，相继完成两件制品之间的时间间隔）进行某种零件的某道工序的重复加工。例如汽车、拖拉机、自行车、手表的制造常属大量生产。（3） 工艺特征生产类型不同，产品和零件的制造工艺、所用设备及工艺装备、采取的技术措施、达到的技术经济效果也不同。在制订零件机械

32、加工工艺规程时，先确定生产类 10型，在分析该零件的生产类型的工艺特征，以使所制订的工艺规程正确合理。随着科学技术的进步和人们生活水平的提高，产品更新换代的周期越来越短，产品的品种规格不断增加。因此，这就要求机械制造业能寻找到既能高效生产又能快速转产的“柔性”制造方法，而数控加工就是为了满足这种需要而发展起来的。3.2 生产类型与经济性生产的增长有两种途径：一是增加劳动量；二是提高劳动生产率。零件制造工艺过程必须符合优质、高产和低消耗。在生产过程中劳动生产率的提高和经济性的改变，必须以保证质量为前提，尽量节省人力和物力。劳动生产率是指每个工人在单位时间（每小时或每班）内所生产的合格产品的数量。

33、劳动生产率的提高表示生产该产品劳动工时耗费降低，工时耗费的降低既是节约了劳动力。经济性一般是指生产成本的高低。生产成本不仅要计算工人直接参加产品生产所消耗的劳动，而且还要计算设备、工具、材料、动力等的消耗。生产类型不同，产品制造的工艺方法、所用的设备及生产的组织均不相同，因此经济性也不相同。从前述的各种类型的工艺特征可知，在大批量生产中，从毛坯制造到机械加工，广泛采用了提高生产率的毛坯制造方法，高生产率的专用机床、自动机床和专用工艺装备。由于生产量大，加工的零件品种单一，不需多品种适应性，工艺稳定和生产效率高，因此生产成本低具有较好的经济性。但设备的投资大。单件小批量生产中所用的设备，除了有特

34、除技术要求的工作外，绝大多数采用通用设备和通用的工艺装备，一般利用画线和试切方法加工零件。零件的加工质量和生产率主要取决于操作工人技术水平的高低，受认为因素的影响较大。另外还由于生产计划、组织管理较复杂，生产准备工作量大，零件从投料至加工成成品的生产周期较长等因素的影响，使单件小批生产的生产成本较高、经济性较差。中批生产的经济性介于大批量生产和单件小批量生产之间。113.3 齿轮泵零件的生产纲领已知零件的年生产纲领为7000件，可确定其生产类型为大批量生产。故初步确定工艺安排的基本倾向为：加工过程划分阶段；工序集中阶段；加工设备以通用设备为主；大量采用工装。这样生产设备准备工作及投资较少、投产

35、快、生产率较高，转产容易。4 确定毛坯4.1 确定毛坯种类根据零件材料确定毛坯铸件。并依其结构形状、尺寸大小和生产类型，毛坯的铸造方法选用金属模机器造型。铸件尺寸公差等级采用CT9级。毛坯选择的原则毛坯选择的原则，应在满足使用要求的前提下，尽可能地降低生产成本，使产品在市场上具有竞争能力。1. 工艺性原则零件的使用要求决定了毛坯形状特点，各种不同的使用要求和形状特点，形成了相应的毛坯成形工艺要求。零件的使用要求具体体现在对其形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等外部质量，和对其化学成分、金属组织、力学性能、物理性能和化学性能等内部质量的要求上。对于不同零件的使用要求，必须考虑零件材料的工艺特性（如

36、铸造性能、锻造性能、焊接性能等）来确定采用何种毛坯成形方法。例如，不能采用锻压成形的方法和避免采用焊接成形的方法来制造灰口铸铁零件；避免采用铸造成形方法制造流动性较差的薄壁毛坯；不能采用普通压力铸造的方法成形致密度要求较高或铸后需热处理的毛坯；不能采用锤上模锻的方法锻造铜合金等再结晶速度较低的材料；不能用埋弧自动焊焊接仰焊位置的焊缝；不能采用电阻焊方法焊接铜合金构件；不能采用电渣焊焊接薄壁构件等等。选择毛坯成形方法的同时，也要兼顾后续机加工的可加工性。如对于切削加工余量较大的毛坯就不能采用普通压力铸造成形，否则将暴露铸件表皮下的孔洞；对于需要切削加工的毛坯尽量 12避免采用高牌号珠光体球墨铸铁

37、和簿壁灰口铸铁，否则难以切削加工。一些结构复杂，难以采用单种成形方法成形的毛坯，既要考虑各种成形方案结合的可能性，也需考虑这些结合是否会影响机械加工的可加工性。2. 适应性原则在毛坯成形方案的选择中，还要考虑适应性原则。既根据零件的结构形状、外形尺寸和工作条件要求，选择适应的毛坯方案。例如，对于阶梯轴类零件，当各台阶直径相差不大时，可用棒料；若相差较大，则宜采用锻造毛坯。形状复杂和薄壁的毛坯，一般不应采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯，通常不采用模锻、压力铸造和熔模铸造，多数采用自由锻、砂型铸造和焊接等方法制坯。零件的工作条件不同，选择的毛坯类型也不同。如机床主轴和手柄都是轴类零件，但主轴是机床的

38、关键零件，尺寸形状和加工精度要求很高，受力复杂且在长期使用过程中只允许发生很微小的变形，因此要选用具有良好综合力学性能的45钢或40Cr，经锻造制坯及严格切削加工和热处理制成；而机床手柄则采用低碳钢圆棒料或普通灰口铸铁件为毛坯，经简单的切削加工即可完成，不需要热处理。再如内燃机曲轴在工作过程中承受很大的拉伸、弯曲和扭转应力，应具有良好的综合力学性能，故高速大功率内燃机曲轴一般采用强度和韧性较好的合金结构钢锻造成形，功率较小时可采用球墨铸铁铸造成形或用中碳钢锻造成形。对于受力不大且为圆形曲面的直轴，可采用圆钢下料直接切削加工成形。3. 生产条件兼顾原则毛坯的成形方案要根据现场生产条件选择。现场生

39、产条件主要包括现场毛坯制造的实际工艺水平、设备状况以及外协的可能性和经济性，但同时也要考虑因生产发展而采用较先进的毛坯制造方法。为此，毛坯选择时，应分析本企业现有的生产条件，如设备能力和员工技术水平，尽量利用现有生产条件完成毛坯制造任务。若现有生产条件难以满足要求时，则应考虑改变零件材料和（或）毛坯成形方法，也可通过外协加工或外购解决。 因此我们通过以上的分析，结合我们的实际，我们决定采用铸件，来做我们的零 13件所用的毛坯。这样比较符合我们的这个零件的特点，也便于加工，提高效率。4.2 确定铸件余量及形状毛坯的形状和尺寸，基本上取决于零件的形状和尺寸。毛坯加工余量和公差的大小，直接影响机械加

40、工的劳动量和原材料的消耗，从而影响产品的制造成本。所以现代机械制造的发展趋势之一，便是通过毛坯精化，使毛坯的形状和尺寸尽量与零件一致，力求做到少切削、无切削加工。此图为齿轮泵壳体的主体件 锻造材料为45钢 加工余量为4mm14此锻件加工余量为4mm 6个小空不用锻造出来5 机械加工工艺过程设计箱体要求加工的表面很多。在这些加工表面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保证，于是，箱体中主轴孔（主要孔）的加工精度、孔系加工精度就成为工艺关键问题。因此，在工艺路线的安排中应注意三个问题1工件的时效处理箱体结构复杂壁厚不均匀，铸造内应力较大。由于内应力会引起变形，因此铸造后应安排人工时效处理以消除内应力

41、减少变形。一般精度要求的箱体，可利用粗、精加工工序之间的自然停放和运输时间，得到自然时效的效果。但自然时效需要的时间较长，否则会影响箱体精度的稳定性。对于特别精密的箱体，在粗加工和精加工工序间还应安排一次人工时效，迅速充分地消除内应力，提高精度的稳定性。2安排加工工艺的顺序时应先面后孔由于平面面积较大定位稳定可靠，有利与简化夹具结构检少安装变形。从加工难度来看，平面比孔加工容易。先加工批平面，把铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷切除，在加工分布在平面上的孔时，对便于孔的加工和保证孔的加工精度都是有利的。因此，一般均应先加工平面。3粗、精加工阶段要分开箱体均为铸件，加工余量较大，而在粗加工中切除的金

42、属较多，因而夹紧力、切削力都较大，切削热也较多。加之粗加工后，工件内应力重新分布也会引起工件变形，因此，对加工精度影响较大。为此，把粗精加工分开进行，有利于把已加工后由于各种原因引起的工件变形充分暴露出来，然后在精加工中将其消除。 15(二) 定位基准的选择箱体定位基准的选择，直接关系到箱体上各个平面与平面之间，孔与平面之间，孔与孔之间的尺寸精度和位置精度要求是否能够保证。在选择基准时，首先要遵守“基准重合”和“基准统一”的原则，同时必须考虑生产批量的大小，生产设备、特别是夹具的选用等因素。1. 粗基准的选择粗基准的作用主要是决定不加工面与加工面的位置关系，以及保证加工面的余量均匀。箱体零件上

43、一般有一个（或几个）主要的大孔，为了保证孔的加工余量均匀，应以该毛坯孔为粗基准（如主轴箱上的主轴孔）。箱体零件上的不加工面主要考虑内腔表面，它和加工面之间的距离尺寸有一定的要求，因为箱体中往往装有齿轮等传动件，它们与不加工的内壁之间的间隙较小，如果加工出的轴承孔端面与箱体内壁之间的距离尺寸相差太大，就有可能使齿轮安装时与箱体内壁相碰。从这一要求出发，应选内 壁为粗基准。但这将使夹具结构十分复杂，甚至不能实现。考虑到铸造时内壁与主要孔都是同一个泥心浇注的，因此实际生产中常以孔为主要粗基准，限制四个自由度，而辅之以内腔或其它毛坯孔为次要基准面，以达到完全定位的目的。1 1 精基准的选择箱体零件精基

44、准的选择一般有两种方案：一种是以装配面为精基准。以车床主轴箱镗孔夹具为例，它的优点是对于孔与底面的距离和平行度要求，基准是重合的，没有基准不重合误差，而且箱口向上，观察和测量、调刀都比较方便。但是在镗削中间壁上的孔时，由于无法安装中间导向支承，而不得不采用吊架的形式。这种吊架刚性差，操作不方便，安装误差大，不易实现自动化，故此方案一般只能适用于无中间孔壁的简单箱体或批量不大的场合。针对上述采用吊架式中间导向支承的问题，采用箱口向下的安装方式，以箱体顶面R和顶面上的两个工艺孔为精基准。在镗孔时，由于中间导向支承直接固定在夹具上，使夹具的刚度提高，有利于保证各支承孔的尺寸和位置精度。并且工件装卸方

45、便减少了辅助时间，有利于提高生产率。但是这种定位方式也有不足之处，如箱口向下无法观察和测量中间壁上孔的加工情 16况；以顶面和两个工艺孔作为定位基准，要提高顶面和孔的加工要求；加工基准与装配基准不重合需要进行尺寸链的计算或采用装配时用修刮尾座底板的办法来保证装配精度。(三)主要表面的加工1箱体的平面加工箱体平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工。刨削箱体平面的主要特点是：刀具结构简单；机床调整方便；在龙门刨床上可以用几个刀架，在一次安装工件中，同时加工几个表面，于是，经济地保证了这些表面的位置精度。箱体平面铣削加工的生产率比刨削高。在成批生产中，常采用铣削加工。当批量较大时，常在多轴龙门铣

46、床上用几把铣刀同时加工几个平面，即保证了平面间的位置精度，又提高了生产率。2主轴孔的加工由于主轴孔的精度比其它轴孔精度高，表面粗糙度值比其它轴孔小，故应在其它轴孔加工后再单独进行主轴孔的精加工（或光整加工）。目前机床主轴箱主轴孔的精加工方案有：精镗浮动镗；金刚镗珩磨；金刚镗滚压。上述主轴孔精加工方案中的最终工序所使用的刀具都具有径向“浮动”性质，这对提高孔的尺寸精度、减小表面粗糙度值是有利的，但不能提高孔的位置精度。孔的位置精度应由前一工序（或工步）予以保证。从工艺要求上，精镗和半精镗应在不同的设备上进行。若设备条件不足，也应在半精镗之后，把被夹紧的工件松开，以便使夹紧压力或内应力造成的工件变

47、形在精镗工序中得以纠正。3孔系加工箱体的孔系，是有位置精度要求的各轴承孔的总和，其中有平行孔系和同轴孔系两类。平行孔系主要技术要求是各平行孔中心线之间以及孔中心线与基准面之间的尺寸精度和平行精度根据生产类型的不同，可以在普通镗床上或专用镗床上加工。 17单件小批生产箱体时，为保证孔距精度主要采用划线法。为了提高划线找正的精度，可采用试切法，虽然精度有所提高，但由于划线、试切、测量都要消耗较多的时间，所以生产率仍很低。坐标法加工孔系，许多工厂在单件小批生产中也广泛采用，特别是在普通镗床上加装较精密的测量装置（如数显等）后，可以较大地提高其坐标位移精度。必须指出，采用坐标法加工孔系时，原始孔和加工

48、顺序的选定是很重要的。因为，各排孔的孔距是靠坐标尺寸保证的。坐标尺寸的积累误差会影响孔距精度。如果原始孔和孔的假定顺序选择的合理，就可以减少积累误差。成批或大量生产箱体时，加工孔系都采用镗模。孔距精度主要取决于镗模的精度和安装质量。虽然镗模制造比较复杂，造价较高，但可利用精度不高的机床加工出精度较高的工件。因此，在某些情况下，小批生产也可考虑使用镗模加工平行孔系。同轴孔系的主要技术要求是各孔的同轴度精度。成批生产时，箱体的同轴孔系的同轴度大部分是用镗模保证，单件小批生产中，在普通镗床上用以下两种方法进行加工：1）从箱体一端进行加工 加工同轴孔系时，出现同轴度误差的主要原因是： 当主轴进给时，镗

49、杆在重力作用下，使主轴产生挠度而引起孔的同轴度误差；当工作台进给时，导轨的直线度误差会影响各孔的同轴度精度。对于箱壁较近的同轴孔，可采用导向套加工同轴孔。对于大型箱体，可利用镗床后立柱导套支承镗杆。2）从箱体两端进行镗孔 一般是采用“调头镗”使工件在一次安装下，镗完一端的孔后，将镗床工作台回转1800，再镗另一端的孔。具体办法是：加工好一端孔后，将工件退出主轴，使工作台回转1800，用百（千）分表找正已加工孔壁与主轴同轴，即可加工另一孔。“调头镗”不用夹具和长刀杆，镗杆悬伸长度短，刚性好。但调整比较麻烦和费时，适合于箱体壁相距较远的同轴孔。选择夹具的基本原则夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床

50、技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经 18济方向发展。数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点：1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。数控加工对夹具要有两方面要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸

51、关系。此外，尚需考虑以下四点：（1）夹具结构应力求简单。当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其它通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用；成批生产时考虑采用专用夹具；（2）零件的装卸要迅速、方便，以缩短机床的停顿时间；（3）夹具要开敞，其定位、夹紧机构或其它元件不得影响加工中的走刀；（4）夹具在机床上的安装及工件在夹具上的安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上按程序加工。此外，为了提高数控加工的效率，在成批生产中还可以采用多位、多件夹具。（三）刀具的选择刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素