柱塞式输油泵外壳加工工序15工艺分析及夹具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 内容摘要 . 1 关键词 . 2 . 2 . 2 . 2 题的依据及其意义 . 2 究的主要内容 和思路 . 3 . 2 定毛坯的制造形式 . 2 件加工基准的选择 . 3 件分析 . 5 序的安排 . 7 . 9 端面 . 10 中心孔 . 11 0 孔深 40 . 12 车内孔 . 13 槽 . 13 车内孔 . 14 . 15 现的问题 . 15 决方法 . 15 改方案 . 15 . 17 具定义 . 17 具分类 . 17 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 床夹具组成 . 18 具的作用 . 19 案一的夹具设计 . 19 案二的夹具设计 . 23 结论 . 26 参考文献 . 26 致谢 . 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 内容摘要 ： 本设计是一种输油泵壳体的工艺设计和夹具设计。该零件是一种拖拉机常用壳体零件。设计中先进行零件的结构和工艺分析，确定粗基准和精基准以及零件的加工余量与毛坯的尺寸，得出零件的加工工艺过程，接着再计算各工序的切削用量以及工时。除此之外，还设计了一套夹具。首先确定合适的定位基准，设计夹具体，再选择定位元件、夹紧元件等部件。然后计算出定位误差、夹紧力以及切削力，分析夹具的合理性。最后用 保夹具可以安全的工作。此次设计能满足生产要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 关键 词 ： 壳体 工艺分析 夹具 is of a in of a of of as as of to of of of a of of to 题的依据及其意义 油泵有直列式、分配式、单体式等三大类，不管哪一类，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。输油泵是一个加工精细，制造工艺复杂的部件，国内外一般汽车柴油机的油泵都是由世界上少数几买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 个专业厂生产的。在我们国内，输油泵的生产厂家有许多，且种类繁多，有齿轮式的油泵、叶片式的油泵、柱塞式的油泵。 这次选题主要是选择柱塞式油泵外壳机械加工工艺的研究设计，重点探讨柱塞式输油泵外壳的机械加工。 柱塞式输油泵的外壳机械加工工艺性研究，现阶段主要还是停留在传统的机械加工工艺阶段。随着社会科学技术的发展，机械制造加工技术日益先进，高速度，高精度，高效率的柱塞 式输油泵外壳的机械加工工艺也应该孕育而生。在新的时代，只有运用新技术，新工艺，企业才能跟上社会的发展脚步。各个环节的加工过程，制定出新的优化性方案。因此需要研究新的加工工艺以实现输油泵的更好的性能。 本次设计主要柱塞式输油泵外壳机械加工制造工艺设计，在设计期间要了解柱塞式输油泵的原理及用途。并且需要了解它的外在结构和主要构成尺寸。重点了解输油泵外壳的进油口，出油孔，塞套等重点结构尺寸，考虑其加工精度要求，选择合适的加工方案。查询相关资料，对柱塞式输油泵外壳的造型进行整体分析，利用 新型设备对柱塞式输油泵外壳传统机械加工过程中的各工序进行优化调整，并设计出所要完成工序的夹具设计，绘制出所要设计的夹具的图纸，从而完成此次设计。 定毛坯的制造形式 产纲领 根据任务书已知： （ 1） 产品的生产纲领为 100000 件 /年。 （ 2） 输油泵壳体的备品百分率为 2，废品百分率为 输油泵壳体生产纲领计算如下： N=+a)(1+b) =10000x(1+2 )(1+) =168000(件 /年 ) 产类型及工艺 特征 按照年生产纲领，生产类型可划分成单件生产、成批生产、大量生产。成批生产又可以分为小批量生产、中批量生产和大批量生产 3 种。由表 2示，可知本设计买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 生产类型为大量生产。 表 2种生产类型的划分（件 /年） 生 产 类 型 零件年生产纲领 重 型 机 械 中 型 机 械 轻 型 机 械 单件生产 5 20 100 小批生产 5 100 20 200 100 500 大批生产 300 1000 500 5000 5000 50000 大量生产 1000 5000 50000 输油泵壳体，查附表 1油泵壳体属于轻型大量生产零件，工艺特征见表 2下）： 表 2艺特征 生产纲领 生产类型 工艺特 征 168000 台 /年 大量生产 （ 1）广泛采用金属模及其造型和其他高精度制造方法。毛坯精度高，加工余量小 加工设备采用车床、铣床、钻床。 （ 2）数控机床、加工中心、专用机床、专用生产线、自动生产线、柔性制造生产线等。 （ 3）高生产率的专用夹具，靠夹具及其调整保证工件精度。 （ 4）需要高素质的生产线维护人员、编程人员，对操作工人技。 定毛坯类型及其制造方法 由以上论述可得，“ 塞式输油泵外壳”零件材料为 产量达到168000 件 年， 达到大量生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可采用金属模铸造成型。 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正常、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。工件在机床上用夹具进行夹紧加工时，用来决定工件相对 于刀具位置的工件表面上的点、线、面称为定位基准。定位基准分为粗基准和精基准。 选择工件的定位基准，实际上是确定工件的定位基面。根据选定的基面加工与否，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 又将定位基准分为粗基准和精基准。在起始工序中，只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。用加工过的表面作为定位基准，则称为精基准。在选择定位基准时，是从保证精度要求出发的，因此分析定位基准选择的顺序就应为精基准到粗基准。 基准的选择 选择的原则是： a、非加工表面原则 b、加工余量最小原则 c、重要表面原则 d、不重复使用原则 e、便于装夹原则 选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面（作为粗基准的非加工面）的位置关系具有重要影响。根据以上选择的原则，可以选择用毛坯的 38圆心的定位，一般用 V 形块定位。如下图图 2示： 图 2基准选择 基准的选择 选择的原则是： a、基准重合原则 b、基准统一原则 c、自为基准原则 d、互为基准原则 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 e、便于装夹原则 选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使 夹具结构简单，工件装夹方便。根据以上选择的原则，用 38 圆心定位，用轴套定位已加工的圆 16， 32 定位。图 2示： 图 2 精基准的选择 件分析 零件模型分析 题目所给的零件是壳体零件，是拖拉机输油泵的壳体，主要作用是用来支承、包容、保护运动零件或其他零件，也起定位和密封作用，其三维形状以及零件图 2示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 2件的三维图 零件的实际形状如上图所示，从零件图上 看，该零件结构比较复杂。 件的主要加工分析 几何参数的公差有尺寸公差、形状公差、位置公差等。 （ 1）尺寸要求比较严的有 8 孔，该孔为 8尺寸要求比较严格。 22 孔，该孔为 22尺寸要求比较严格。 32 孔，该孔为 32尺寸要求一般。 32 孔，该孔为 32尺寸要求一般。 螺纹孔为 尺寸要求比较严格。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 螺纹孔为 尺寸要求比较严格。 螺纹孔为 尺寸要求比较严格。 （ 2）对形状要求比较严的有 8 孔，该孔的圆柱度要求为 形状要求比较严格。 22 孔，该孔的圆柱度要求为 形状要求比较严格。 其中圆柱度是限制实际圆柱面对理想圆柱面变动量的一项指标。它控制了圆柱体横截面和轴截面内的各项形状误差。 （ 3）对位置要求比较严的有 D 面的垂直度要求为 位置要求比较严格。 C 面的垂直度要求为 位置要求比较严格。 A 面的垂直度要求为 位置要求比较严格。 8 H 面的同轴度要求是 位置要求比较严格。 22 G 面的同轴度要求是 位置要求比较严格。 3，对 K 面 L 面位置度要求 位置要求比较严格。 其中垂直度评价直线之间、平面之间或直线与平面之间的垂直状态。该公差为定向公差。 同轴度是指在给定条件下，材料试验机的夹持部件、试样等和受力方向等轴线间同轴的程度。同轴度就是是定位公差，理论正确位置即为基准轴线。 位置度是指一形体的轴线或中心平面允许自身位置变动的范围即一形体的轴线或中心平面的实际位置相对理论位置的允许变动范围。 （ 4） 对粗糙度要求比较严 8，该孔粗糙度为 粗糙度要求相当严格。 18，该孔粗糙度为 粗糙度要求比较严格。 32，该面粗糙度为 粗糙度要求比较严格 其余粗糙度 的在此不做详细说明。 由此可以看出，主要保证的尺寸为， 8 孔， 22 孔， 32 孔， 32 孔， 序的安排 序简介 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 材料经过各道工序，加工成成品一个或一组工人在同一工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程被称为工序，它是生产过程 中最基本的组成单位。 改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。工艺过程是生产过程的主体，其中机械加工的过程称为机械加工工艺过程。 序划分的原则 工序的划分可以采用两种不同原则，即工序集中原则和工序分散原则。 （ 1） 工序集中原则。工序集中原则是指每道工序包括尽可能多的加工内容，从而使工序的总数减少。采用工序集中原则的优点是有利于采用高效的专用设备和数控机床，提高生产效率；减少工序数目，缩短工序路线，简化生产计划和生产组织工作；减少机床数量、操作工 人数和占地面积；减少工件装夹次数，不仅保证了各加工表面间的相互位置精度，而且减少了夹具数量和装夹工件的辅助时间。但专用设备和工艺装备投资大、调整维修比较麻烦、生产准备周期较长，不利于转产。 （ 2） 工序分散原则。加工工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。采用工序分散原则的优点是：加工设备和工艺装备结构简单，调整和维修方便，操作简单，转产容易有利于选择合理的切削量，减少机动时间。但工艺路线较长所需设备及工人人数多，占地面积大。 削加工工序的安排 切削加工 序通常按下列原则安排顺序： （ 1）基面先行原则 用作精基准的表而，应优先加工。 因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小，所以任何零件的加工过程总是首先对定位基准面进行粗加工和半精加工，必要时，还要进行精加工。例如，轴类零件总是先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工外圆表而和端面。箱体类零件总是先加工定位用的平面及两个定位孔，再以平面和定位孔为精基准加工孔系和其他平面。 （ 2）先粗后精原则 各个表面的加工顺序按照粗 加工半精加工精加工光整加工的顺序依次进行，这样才能逐步提高加工表面的精度和减小表面粗糙度。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 3）先主后次原则 零件上的工作面及装配面精度要求较高，属于主要表面，应先加工。 （ 4）先面后孔原则 对于箱体类、支架类、机体类的零件，一般先加工平而，后加工孔。这样安排加工工序，一方面是用加工过的平面定位，稳定可靠；另一方面是在加工过的平面上加工孔比较容易，并能提高孔的加工精度。特别是钻孔，孔的轴线不易偏斜。 根据工艺设计的原则以及切削加工工序的选择原则确定最终加工工艺如下表： 表 2终加工 工艺表 序号 工 序 名 称 工 序 内 容 5 检 外协毛胚检验 10 车 车 16 端面及车 16、 32 轴和法兰侧面 B 和法兰 圆弧面及各轴段倒角 15 车 粗精车 38 轴端面，粗精车 18、 22，并加工 24、 28 的槽孔 20 钻 加工 3 25 铣 铣平面三处 30 钻 加工两阀门孔 35 钻 钻三个 8 斜孔及螺纹底孔 40 手工去毛刺 45 镗 镗 22 的孔 50 攻、锪 攻丝 孔及 锪沉孔 55 攻、锪 攻丝 孔及锪沉孔 60 攻 攻两阀门孔 螺纹 65 洗 清洗 70 压 压孔 75 去毛刺 80 洗 清洗 85 去毛刺 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 端面 具选择 工件材料： 选用机床： 具：刀具材料硬质合金车刀，刀杆尺寸： 165 毛坯的长度方向加工余量为 3可一次走刀完成，所以可得度加工公差按 。取 体方向）。 定进给量 f 根据切削用量手册表 4，当刀杆尺寸为 1653以及工件直径在 30 到 40 之间时： 0 0 .5 r 按 说明书取： f 0.5 算切削速度 查 切削用量手册表 21，切削速度的计算公式为（寿命选 T=60 m i a f式中：加工材料系数 242加工形式系数 刀具材料系数 系数指数 修正系数切削用量手册表 21 1，即公式： v m v s v k v k r v b vk k k k k k 式中：钢和铸铁的强度和硬度改变时切削速度的修正系数 k 坯表面状态改变时切削速度的修正系数 车削方式改变时切削速度的修正系数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 车刀主偏角改变时切削速度的修正系数 =1k 以 v m v s v k v k r v b vk k k k k k 即 1 . 2 0 . 8 1 . 0 4 1 0 . 8 3 0 . 8 2 9 所以 0 . 2 0 . 1 5 0 . 4242 8 2 9 = 3 8 . 0 6 m i 3 0 . 5 定机床主轴转速 1000 1 0 0 0 3 8 . 0 6n 1 3 4m i wv 按机床说明书，与 134r/近的机床转速 为 120r/ 150r/取机转速为 150r/果选取 120r/速度损失较大。所以实际切削速度 v 42 /。算切削工时 计算切削工时： m 根据切削用量手册表 20， y+ =2（ y 为入切量， 为超切量）， 故 m 3 8 + 2t = = 0 . 6 3 m i 0 0 . 5中心孔 用中心钻 工件材料 ： 头直径： d=4， 钻头：高速钢钻头，取 B 类护锥的中心钻 定切削用量 切削用量：pa=d/2=4/2=2给量：根据表 11f=照机床说明书 ，取 f=s 切削速度：由表 11得 v=21m/照公式计算主轴转速 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 n= 0= 11000 =1671r/据机床说明书，取 n=1660r/s 所以实际切削速度为 n=10000=1000 66014 =21m/ 切削工时 T = 20孔深 40 用钻头 工件材料 ： 用用高速钢麻花钻 钻头直径： d=20， =30， 2 =118， 2 1=70， 2， =55，b=2l=4 定切削用量 切削用量：pa=d/2=20/2=10给量：根据表 11得 f=按照机床说明书 ，取 f=r 切削速度：由表 11得 v=s。按照公式计算主轴转速 n=0= r / 0 0 根据机床说明书，取 n=s 所以实际切削速度为 n= r / 0 0 算钻削力、扭矩及功率 按表 11 轴向力： F =C ff 1858（ N） 扭矩： M=C MM 10 3 钻削功率： = 2 10 3 = W) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 由上述计算结果与机床允许值相比，均允许。确定采用切削用量： f =r， v=s ， n= r/s 。 工工时 m 所以 t=0=21s 车内孔 用刀具 内孔车刀 , 刀杆圆直径为 16刀杆伸出量 80 定切削用量及进给量 确定切削用量：定进给量 f：按表 11杆圆直径为 16刀杆伸出量 80削深度2给量 r 确定切削速度 v：由表 11得 v=s=6078m/选 v=60m/公式得 N=201000 =据机床说明书，取 n=480r/s 所以实际切削速度为 n=10000=10004804 =60m/ 切削工时 T =040=槽 用刀具 选用切槽刀，切槽宽度 4质合金钢。 定切削用量及进给量 确定切削用量：文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 确定进给量 f： 按表 11槽刀宽度 4给量选 r 定切削用量及进给量 确定切削速度 v：由表 11得 v=s=6078m/选 v=60m/公式得 N=01000 =955r/据机床说明书，取 n=960r/s （按工艺手册） 所以实际切削速度 n=10000=10009604 =60m/ 切削工时 T = 2 =车内孔 用刀具 选用内孔车刀 ,刀杆圆直径为 16刀杆伸出量 80 定切削用量及进给量 初选切削用量：定进给量 f ：按表 11杆圆直径为 16刀杆伸出量 80削深度2给量 r 确定切削速 度 v：由表 11得 v=s=90120m/选 v=120m/公式得 N=201000 =955r/据机床说明书，取 n=960r/s （按工艺手册） 所以实际切削速度 n=10000=1000 96040 =120m/ 切削工时 T =040 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4. 发现问题方案改进 现的问题 在开始设计的夹具的问题中发现，若使用车床加工的话，会出现如下问题： （ 1） 夹具的设计只能用三爪卡盘和轴套，不能使用专用夹具。 （ 2） 若使用专用夹具的只能选用手动，不能选用气动或液压传动。因为输气管或输油管问题不能处理，因为车床的夹具在车床上安装，若使用液压或气压时输油管或输气管会随车床旋转，问题不能解决。 （ 3）若使用车床专用夹具时就使用 V 形块，该夹具是偏心装置，在使用过程中随车床传动，会产生振动。影响加工精度。 一、继续对液压或气压传动进行研究，采用可行的液压或气压装置。 二、改变设计方案。 最总选择，通过实验，短期内不能对液压或气压系统进行完整设计。因此可以更改方案，通过分析采用镗铣加工依旧能完成加工要求。 端面 选用硬质合金刀具；铣削用量刀直径0 带整体刀头的立铣刀；每齿进给量 z；铣刀齿数 z=12 初选0n=40r/v=30m/m m / 根据机械工艺加工手册表 11切削速度为 12m/s 满足要求 验证铣削力 按机械工艺加工手册表 11F =根据机械工艺加工手册表 11择 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 0 340=削功率： 310000 310 =W) 由机床说明书查得，机床功率5(,取机床传递功率 ： W) =4(切削工时 T= = 中心孔 同方案一的中心孔。 孔 同方案一的钻孔。 镗孔 刀具材料：立方氮化硼 确定切削用量：定进给量 f ：由表 初选进给量 f=r 确定切削速度 v：由表 11得 v=s=6078m/选 v=60m/公式得 N=201000 =据机床说明书，取 n=480r/s （按工艺手册） 所以实际切削速度 n=10000=10004804 =60m/削工时 T =040= 切槽 同方案一 镗 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 确定切削用量：定进给量 f：进给量初选 r 确定切削速度 v：由表 11得 v=s=90120m/选 v=120m/公式得 N=201000 =955r/据机床说明书，取 n=960r/s 所以实际切削速度 n=10000=1000 96040 =120m/削工时 T =040 =. 夹具设计 夹具：机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。 机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求 ，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置 、对刀引导元件 (确定刀具与工件的相对位置或导引刀具 方向 )、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。 （ 1） 夹具种类按使用特点可分为： 万能通用夹具。如机用虎钳、卡盘、吸盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其中大多数已成为机床的一种 标准附件。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专用性夹具。为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造，服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。 可调夹具 。可以更换或调整元件的专用夹具。 组合夹具。由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。 （ 2） 按使用分类 由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 （ 3） 按夹紧分类 根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。 （ 1） 定位元件 它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。 （ 2） 夹紧装置 用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。 （ 3） 对刀、引导元件或装置 这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。 （ 4） 连接元件 使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系。 （ 5） 夹具体 用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。 （ 6） 其它元件及装置 有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。 以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 1） 保证加工精度 采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹 具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。 （ 2） 提高生产率、降低成本 用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。 （ 3） 扩大机床的工艺范围 使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。 （ 4） 减轻工人的劳动强度 用夹具装夹工件方便、快速，当采用气动、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度。 位元件设计 在分析粗基准和精基准的过程中，对精基准进行了分析，需定位零件的左端面，用 V 形块或轴套定位确定其轴心，用面定位限制其长度。 用车床加工时采用轴套，如下图 5 5轴套三维图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流