齒輪油泵泵蓋的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計

PAGE遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計齒輪油泵泵蓋的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計 班級：姓名：指導(dǎo)教師：完成日期：遼寧工程技術(shù)大學(xué)PAGE1摘要本畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容包括齒輪油泵泵蓋的加工工藝過程設(shè)計和鉆盲孔的專用夾具設(shè)計，在設(shè)計過程中完成了零件圖、毛坯圖、工藝卡片、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(jié)構(gòu)較簡單，而且為鑄件，外表面的要求精度，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(shè)計針對盲孔的加工難度設(shè)計了一套專用夾具，采用一面兩孔的定位方式（1個短圓柱銷、1個菱形銷和支承平面定位）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。AbstractThemaincontentsoftheGraduationdesign,includingprocessdesignofthegearoilpumpcoverandspecialfixturedesignoftheprocessofblindholedrilling.IntheGraduationdesignwhatwascompletedarepartsmap,blankmapofthespecificfolderandthefolderassemblyofspecificpartsandthemanualmappingpreparation.Pumpcoverhasasimplestructure,wasmadebycasting.Theprecisionoftheoutersurfaceoftherequirements,castingcanbemet,whilethesurfacecontactingwithotherDepartmentwantedahigherprecision,thesesurfaceneedtoroughturnandevenfineturn,toensurethetightness.Inordertodealwiththedifficultyoftheblindholeoftheprocessing,Idesignaspecialfixture,usingatwo-holepositionandplainpositionrequirementstoensuretheprocesswillnotproducelargeerrors.目錄1.零件的工藝性分析 11.1 零件的用途 11.2 零件的技術(shù)要求 11.3 審查零件的工藝性 22零件毛坯的確定 32.1零件的生產(chǎn)類型 32.2毛坯的種類和制造方法 32.3零件各表面的加工方法 42.4各工序間加工余量 42.5確定毛坯尺寸 53機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 63.1擬定工藝路線 63.2孔切削用量的計算 73.3基本工時的計算 83.4制訂工序卡片 94孔的專用夾具設(shè)計 104.1定位方案的設(shè)計 104.2定位誤差分析與計算 104.3導(dǎo)向元件設(shè)計 114.4夾緊裝置的設(shè)計 124.5夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計及操作簡要說明 135方案綜合評價與結(jié)論 146體會與展望 14參考文獻 161.零件的工藝性分析零件的用途本次畢業(yè)設(shè)計的所擬定的題目是齒輪泵左端蓋的機械加工工藝以及孔的專用夾具的設(shè)計。左端蓋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。零件的技術(shù)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(yīng)力。泵蓋有下列幾組加工表面：1.以泵蓋左端蓋22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35±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(shù)要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精度等級表面粗糙度/um形位公差/mm泵蓋右端面220.033/IT86.36ХФ6沉頭孔Ф6Ф110.075/IT1112.52ХФ4銷孔Ф40.018/IT81.6Φ16盲孔Φ160.011/IT61.6Φ16盲孔Ф160.011/IT61.6審查零件的工藝性根據(jù)查找泵蓋的零件圖，審查了零件的結(jié)構(gòu)工藝性，零件圖上的視圖、尺寸公差和技術(shù)要求較統(tǒng)一。仔細閱圖后了解到此工件結(jié)構(gòu)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(shè)計的專用夾具加工?？傮w來說，此工件還是比較容易加工。其零件圖詳見附圖。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(lǐng)和產(chǎn)品特征來確定的。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。年生產(chǎn)綱領(lǐng)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(lǐng)N可按下式計算其中——是零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（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，一般取2%~4%；——廢品率，一般取0.3%~0.7%；根據(jù)上式結(jié)合參考數(shù)據(jù)，即可算出泵蓋的生產(chǎn)綱領(lǐng)，進而確定出其生產(chǎn)類型。假設(shè)=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，查表可知，泵蓋為輕型零件，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(shè)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(shè)備和工藝裝備，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(dāng)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(yù)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Φ4銷孔1.6鉆-鉸孔12.5鉆Ф16孔1.6鉆-粗鉸-精鉸2.4各工序間加工余量根據(jù)查表，將各加工表面的工藝路線、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。3各工序間加工余量加工表面工序名稱工序間余量工序工序基本尺寸工步偏差公差等級精度公差表面粗糙度泵蓋右端面半精車1.4IT80.0336.32222粗車1.6IT120.2112.523.423.4毛坯2.42525Ф4銷孔鉸0.2IT80.0181.64.04鉆0.8IT120.1毛坯2331Φ6孔鉆2IT110.09012.566毛坯2441Ф16精鉸0.05IT60.0111.61616粗鉸0.95IT80.0276.315.9515.95鉆1.2IT110.11012.51515毛坯2.413.8確定毛坯尺寸根據(jù)表3得出毛坯尺寸。利用AutoCAD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(shè)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。3.1.1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(fù)雜性及操作方便性。定為基準的選擇分為粗基準和精基準。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。3.1.2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(yīng)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加工工序工序工序名稱工序內(nèi)容1車粗車右端面至23.4mm2車半精車右端面至22mm3锪锪通孔4鉸鉸孔至4.0mm5鉆鉆通孔，鉸孔，擴Ф11孔深4，鉸孔6鉆鉆深15，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3.2.1鉆孔工步切削用量的計算背吃刀量取=15mm。進給量由表1-160，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.26mm/r。切削速度的計算，由表1-160，按工件材料為碳鋼的條件選擇，切削速度可取為20m/min。由公式n=1000v/（dπ），可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速424.4，參照表1-72所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速=392。參照表1-73所列Z525型立式鉆床的主進給量，取轉(zhuǎn)速f=0.28mm/r。再可求出該工序的實際鉆削速度=。3.2.2鉸孔工步工步切削用量的計算1）粗鉸背吃刀量取=0.95mm。進給量由表1-165，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.8mm/r。切削速度的計算，由表1-165，切削速度可取為50m/min。由公式可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速994.7，參照表1-72所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速=960。再可求出該工序的實際鉆削速度=。2）精鉸背吃刀量取=0.05mm。進給量由表1-165，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.8mm/r。切削速度的計算，由表1-165，切削速度可取為50m/min。由公式可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速994.7，參照表1-72所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速=960。再可求出該工序的實際鉆削速度=。3.3基本工時的計算3.3.1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=15mm；=4.5mm；=0mm；f=0.26mm/r；n=將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間=(15mm+5.4mm+0mm)/(0.26mm/rX392r/min)0.20min=12）.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；=0.8mm/r；=。將上述結(jié)果代入公式中，經(jīng)過計算即可得出該工序的基本時間：=(15mm+0.37mm+0)/(0.8mm/rХ960r/min)0.02min=1.23）.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=15mm；=0.8mm/r；=。將上述結(jié)果代入公式：經(jīng)過計算即可得出該工序的基本時間：=(15mm+0.19mm+0)/(0.8mm/rΧ960r/min)0.019=3.3.2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(guān)系為，可取，則各工序的輔助時間分別為：鉆孔工步的輔助時間：=0.2Х12.01s=2.402s;粗鉸孔工步的輔助時間：=0.2Χ1.2s=0.24s;精鉸孔工步的輔助時間：=0.2Х1.19s=0.238s;3.3.3其他時間的計算除了操作時間以外，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(jié)時間。為了使加工正常進行，工人照管工作地（如更換刀具、潤滑機床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的時間稱為布置工作地時間。工人布置工作的時間是作業(yè)時間的，取該時間為4%；休息與生理需要時間是作業(yè)時間的，本工件均取3%；工人為了生產(chǎn)一批產(chǎn)品和零、部件，進行準備和結(jié)束工作所消耗的時間稱為準備與終結(jié)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(jié)時間甚微，可忽略不計；，則各工序的其他時間（）可按關(guān)系式計算，分別為：鉆孔工步的其他時間：=7%X(2.402s+12.01s)=1.00s粗鉸孔工步的其他時間：=7%X(0.24s+1.2s)=0.10s精鉸孔工步的其他時間：=7%X（0.238s+1.19s）=0.09s3.3.4單件時間的計算1）鉆孔工步=12.01s+2.402s+1.00s=15.41s;2）粗鉸孔工步=1.2s+0.24s+0.10s=1.54s;3）精鉸孔工步=1.19s+0.238s+0.09s=1.52s;因此，工序的單件時間：=++=15.41s+1.54s+1.52s=18.47s3.4制訂工序卡片本次課程設(shè)計中，我所選擇的工序是加工2ХΦ16孔。根據(jù)表4、2ХΦ16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(shè)計在成批、大量生產(chǎn)中，工件的裝夾是通過機床夾具來實現(xiàn)的。機床夾具在生產(chǎn)中應(yīng)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(yīng)該對其設(shè)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(shè)計本夾具的定位方案如右圖所示，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：支承平面限制的自由度為：，，一個短圓柱銷限制的自由度為：，一個菱形銷限制的自由度為:。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)。4.2.1定位元件尺寸公差的確定夾具的定位形式是一面兩銷，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(dǎo)向元件設(shè)計鉆床夾具的刀具導(dǎo)向元件為鉆套，鉆套的作用是確定刀具相對夾具定位元件的位置，并在加工中對鉆頭等孔加工刀具進行引導(dǎo)，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(jié)構(gòu)，為了便于裝夾工件，所以自行設(shè)計快換鉆套。其結(jié)構(gòu)如上圖所示4.3.1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(guān)。鉆套高度H越大，刀具的導(dǎo)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(yīng)適當(dāng)選取，h值太小時，切屑難以自由排出，使加工表面被破壞；h值太大時，會降低鉆套對鉆頭的導(dǎo)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(shè)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(jié)構(gòu)中都必須設(shè)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(shè)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，所以采用螺旋杠桿式夾緊機構(gòu)。夾緊力的計算采用計算，其中的--摩擦系數(shù)，一般取0.1-0.15，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(shè)計中選擇f=0.1。由于螺旋壓板夾緊機構(gòu)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(xué)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(shè)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(dāng)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(jié)構(gòu)設(shè)計及操作簡要說明在設(shè)計夾具進應(yīng)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(jié)論對于的盲孔專用夾具的設(shè)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(shè)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(shè)計過程中，通過查閱大量資料，設(shè)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體會與展望經(jīng)過幾個禮拜的奮斗，才