齿轮油泵泵盖的机械加工工艺规程及钻2xφ18盲孔夹具设计
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齿轮
油泵
机械
加工
工艺
规程
18
夹具
设计
- 资源描述：
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1、零件的工艺性分析
1.1 零件的用途
本次课程设计的题目是左端盖的加工以及 孔的专用夹具的设计。左端盖是齿轮油泵的组成部分，它与泵体、右端盖齿轮轴等零件装配在一起工作，泵盖主要的作用是密封、紧固。保证油泵正常工作，不漏油，不与齿轮轴打齿。
1.2 零件的技术要求
齿轮油泵泵盖的材料是HT200，毛坯制造完成后需进行时效处理，消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。泵盖有下列几组加工表面：
1.以泵盖左端盖24为基准的加工表面，这一组加工表面包括对右端面的加工。
2.以中心距为42±0.02为定为基准的两个盲孔。
经过对以上加工表面的分析，我们可以选定粗基准，加工精粗基准所在的加工表面，然后借用专用夹具对其它加工表面进行加工，保证它们的位置精度
- 内容简介：
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机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 泵盖 共 页 第 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 35 钻 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 122 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式钻床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 05 钻孔至 17 式锥柄麻花钻、游标卡尺 392 0 粗 铰孔至 柄机用铰刀、内径千分尺 97 5 精铰孔至 柄机用铰刀 ,内径千分尺 97 s 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 何 强 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 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 床 零件名称 齿轮油泵 泵盖 共 页 第 页 材 料 牌 号 坯 种 类 铸件 毛坯外形尺寸 88 76毛坯件数 1 每 台 件 数 1 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 05 时效热 处理 10 车 半精车右端面至 24 面车刀，游标卡尺 15 锪 锪 2 4 通孔 花钻 ,内径千分尺 20 钻 钻 6 7 通孔，钻 12 孔深 6，铰孔 柄短麻花钻， 锪钻，铰刀 ， 游标卡尺 25 钻 钻 18 深 16 盲孔，粗铰，精铰钻 用夹具，内径千分尺 30 铰 铰 2 4 孔至 4 麻花钻，游标卡尺 35 钳工 去毛刺 钳工台 平锉 40 终检 检验各尺寸 塞规、卡尺等 设 计（日 期） 校 对（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 课程设计 题目： 齿轮油泵泵盖的机械加工工艺规程及钻 28盲孔夹具设计 一、设计题目 泵盖零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计（钻盲孔 8182 H ） 二、 原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1张 (2) 生产类型 :中批或大批大量生产 三、上交材料 (1) 被加工工件的零件图 1张 (2) 毛坯图 1张 (3) 机械加工工艺过程综合卡片 (参附表 1) 1 张 (4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张 (5) 夹具装配图 1张 (6) 夹具体零件图 1张 (7) 课程设计说明书 (5000 8000字 ) 1份 四、进度 安排 (参考 ) (1) 熟悉零件 ,画零件图 2天 (2) 选择工艺方案 ,确定工艺路线 ,填写工艺过程综合卡片 5天 (3) 工艺装备设计 (画夹具装配图及夹具体图 ) 9天 (4) 编写说明书 3天 (5) 准备及答辩 2天 2 天 五、指导教师评语 该生 设计的过程 中 表现 ， 设计 内容 反映的基本概念 及计算 ，设计方案 ， 图 纸表达 ，说明书撰写 。 成 绩： 指导教师 日 期 - I - 摘 要 本课程设计主要内容包括齿轮油泵泵盖的加工工艺 过程设计和钻 8182 H 盲孔的专用夹具设计，在课程设计过程中完成了零件图、毛坯图、夹具体装配图和夹具体零件图的绘制及说明书的编写。 泵盖零件结构较简单，而且为铸件，外表面为要求较高精度要求，铸造即可满足，与其它接触面处的端面精度要求较高，需要经过粗车、半精车加工，保证密封配合性。 本次设计针对 8182 H 盲孔的加工难度设计了一套专用夹具，采用一面两孔的定位方式来满足定位要求，又通过夹紧装置保证加工过程中不会产生较大误差。其中间过程对夹紧装置 进行了受力分析，保证了夹紧的可靠性。 综上所述为本次课程设计的主要内容及设计过程 - he of 182 H in of of to a of be of to go to 182 H of of of a a to to in a to of To up of - 目录 1、零件的工艺性分析 . 1 件的用途 . 1 件的技术要求 . 1 查零件的工艺性 . 2 2、零件毛坯的确定 . 2 . 2 . 3 . 4 . 4 . 5 3、机械加工工艺规程设计 . 6 . 6 8182 H 孔 切削用量的计算 . 7 8182 H 基本工时的计算 . 8 订 8182 H 工序卡片 . 10 4 、 8182 H 孔的专用夹具设计 . 10 位方案的设计 . 11 . 11 . 13 . 144 - 具结构设计及操作简要说明 . 15 5、 方案综合评价与结论 . 15 6、体会与展望 . 15 参 考文献 . 17 - 1 - 1、零件的工艺性分析 件的用途 本次课程设计的题目是左端盖的加工以及 8182 H 孔的专用夹具的设计。左端盖是齿轮油泵的组成部分，它与泵体、右端盖齿轮轴等零件装配在一起工作，泵盖主要的作用是密封、紧固。保证油泵正常工作，不漏油，不与齿轮轴打齿。 件的技术要求 齿轮油泵泵盖的材料是 坯制造完成后需进行时效处理，消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。泵盖有下列几组加工表面： 左端盖 24 为基准的加工表面，这一组加工表面包括对右端面的加工。 2 定为基准的两个盲孔。 经过对以上加工表面的分析，我们可以选定粗基准，加工精粗基准所在的加工表面，然后借用专用夹具对其它加工表面进行加工，保证它们的位置精度 表 1 泵盖技术要求表 加工表面 尺寸及偏差 /差 /精度等级 表面粗糙度 /位公差 /盖右端面 24 6 7 沉头孔 7 12 - 2 - 18 孔 18 18 孔 18 24 销孔 4 查零件的工艺性 根据老师发给的零件图，审查了零件的结构工艺性，零件图上的视图、尺寸公差和技术要求较统一，不必做大的修改。仔细阅图后了解到此 工件结构较简单，通过铸造再加工即可获得，表面的精度要求不高，只是在右端面的接触处要求具有较高的精度，以保证密封性。泵盖上的沉头孔和销孔用一般钻床夹具可加工出来，而盲孔可利用设计的专用夹具加工。总体来说，此工件还是比较容易加工。 2、零件毛坯的确定 零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产 - 3 - 类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。零件的生产类型是按零件的年 生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的年生产纲领 N 可按下式计算 (1 % ) (1 % )N Q m a b 其中 N 是零件的生产纲领（件 /年）； Q 产品的年产量（台、辆 /年）； m 每台（辆）产品 中该零件的数量（件 /台、辆）； %a 备品率，一般取 2%4%； %b 废品率，一般取 根据上式结合题目给定数据，即可算出泵盖的生产纲领，进而确定出其生产类型。 Q =8000 台 /年， m =1 件 /台，取 %a =3%，取 %b =由公式 (1： )/( 2 8%)31(18 0 0 0 年件N 零 件 的 重 量 查表 1知，泵盖为轻型零件，由此再查表 1知，该泵盖的生产类型为大批生产。 泵盖的材料在产品设计时已经确定，在制定零件机械加工工艺规程时，毛坯的选择主要是选定毛坯的制造方法。 由于泵盖选用 为材料，为了减少加工余量，提高劳动生产率，采用机器造型，机器造型生产率较高、铸件尺寸精度高、表面光洁，劳动条件好，尽管机器造型需要专用设备和工艺装备，投资较大，生产准备时间长，但在大批大量生产的情况下铸件成本仍能显著降低，该泵盖的生产类型为大批生产，所以在铸件造型上采用机器造型。 - 4 - 当零件的加工质量要求较高时，一般要经过粗加工、半精加工和精加工三个阶段，如果零件的加工精度要求特别高、表面粗糙度特别小时，还要经过光整加工阶段。通过对泵盖的各加工表面的分析，选择前面一系列的预备 工序的加工方法和顺序。 表 2 各加工表面加工方案 加工表面 精度要求 /工方案 泵盖右端面 车 76 孔 18 精铰 4 销孔 根据表 1 1 2 2各加工表面的工艺路线、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。 - 5 - 3 各工序间加工余量 12 加工表面 工步名 称 工步余 量 基本尺 寸 公差等 级 精度公 差 工步偏差 粗糙度 泵盖右端面 半精车 4 坯 3 27 7 7 孔 钻 2 7 7 坯 5 5 2 5 1 18 铰 8 18 铰 7 17 坯 - - 4 销孔 铰 4 坯 3 3 3 1 根据表 3 得出毛坯尺寸。利用电子版绘出毛坯图，毛坯尺寸详见毛坯图。 - 6 - 3 机械加工工艺规程设计 拟定零件的机械加工工艺路线是制订工艺规程的一项重要工作，拟定工艺路线时主要解决的问题有：选定各加工表面的加工方法；划分加工阶段；合理安排各工序的先后顺序；确定工序的集中和分散程度。 考虑到 实际经验的缺乏，有限的时间，主要进行了定位基准的选择、各表面加工方法的确定和工序顺序的安排工作。 位基准的选择 定位基准的选择是制订工艺规程的一项重要工作。定位方案的选择直接影响加工误差，影响夹具的复杂性及操作方便性。定为基准的选择分为粗基准和精基准。最初工序中，只能选择以未加工的毛坯面作为定位基准，称为粗基准，随后与以加工面为定位基准，称为精基准。 左 泵盖的左端面为铸造面， 能 满足表面粗糙度和精度的要求，先以左端面为粗基准，粗加工出右端面，再以右端面为精基准钻出 76 孔和 182 盲孔 ,锪出 42 的销孔。粗加工完成后，进一步进行半精加工和精加工等。 序顺序的安排 根据表 2 各加工表面的加工方法和表 3 各工序间加工余量，考虑加工过程中定位基准的选择原则，确定工序顺序。在工序顺序安排中，不仅要考虑机械加工工序，还应考虑热处理和辅助工序，遵循先基准后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔的原则，最终确定的工序顺序详见表 4，以此为依据，填写机械加工工艺过程卡片。 - 7 - 表 4 加工 工序 工序 工序名称 工序内容 1 车 半精车右端面至 24 钻 钻 76 通孔，铰孔，扩 12 孔深 2，铰孔 3 钻 钻 182 深 16，粗铰、精铰 4 锪 锪 42 通孔 5 铰 铰 42 孔至 时效热处理 7 去毛刺 钳工 8 终检 182 孔 切削用量的计算 孔工步切削用量的计算 背吃刀量的确定，取给量的确定，由表 5取该工步的每转进给量 f=r。切削速度的计算，由表 5工件 材 料 为 铸 铁 、 硬 度 为 187 条 件 选 择 ， 切 削 速 度 v 可取为18m/ 由 公 式 （ 5 1000 /n v d 可 求 得 该 工 序 钻 头 转 速 - 8 - n 参照表 4列 立式钻床的主轴转速，取转速 n =392 /再将此转速代入公式（ 5可求出该工序的实际钻削速度 1000/ = m 0 0/ 2 m 。 11 孔工步工步切削用量的计算 1） 粗铰 背吃刀量的确定，取给量的确定，由表 5取该工步的每转进给量 f=r。切削速度的计算，由表 5削速度 v 可取为 4m/公式（ 51000 /n v d 可求得该工序钻头转速 n 80 /参照表 4列 立式钻床的主轴转速，取转速 n =97 /再将此转速代入公式（ 5可求出该工序的实际钻削速度 1000/ = m 0 0/m 。 2 ）精铰 背吃刀量的确定，取给量的确定，由表 5取该工步的每转进给量 f=r。切削速度的计算，由表 5削速度 v 可取为 4m/公式（ 5 可求得该工序钻头转速 n 80 /参照表 4列 立式钻床的主轴转速，取转速 n =97 /再将此转速代入公式（ 5可求出该工序的实际钻削速度 1000/ = m m 。 182 基本工时的计算 本时间 计算 1） 根据表 5孔的基本时间可由公式 )(/21 j 求得式中 l =162l =0 r 4c o 1(2/c o f=r； n=392r/ 将 上 述 结 果 代 入 公 式 ， 则 该 工 序 的 基 本 时 间 - 9 - 16(92r/ 2） 根据表 5圆柱孔基本时间由公式 )(/21 j 求得式中 1l 、 2l 。 由表 5 15 2/)( =(2=的条件查得 1 ； 2l =0 l =16f =r； n =97 / 将上述结果代入公式 )(/21 j 中， 经过计算即可得出该工序的基本时间 ：16)/(7r/ 3） 根据表 5圆柱孔基本时间由公式 )(/21 j 求得。式中 1l 、 2l 由表 5 15 2/)( =(2=的条件查得 1l =2l =0 l =16f =r； n = 97 / 将上述结果代入公式 ： )(/ 21 j 经过计算即可得出该工序的基本时间 ：16)/(7r/ 辅助时间 根据第五章第二节所述，辅助时间，可取ja 则各工序的辅助时间分别为： 钻孔工步的辅助时间： 粗铰孔工步的辅助时间：精铰孔工步的辅助时间：他时间的计算 除了作业时间以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与 生理需要时间和准备与终结时间。由于泵盖的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间7%2 ，休息与生理需要时间 10 - 业时间的 %4%2 ，本工件均取 3%，则各工序的其他时间（xb ）可按关系式 )(%3%3ja 计算，分别为： 钻 孔工步的其他时间：xb 6% (铰孔工步的其他时间：xb 6% (铰孔工步的其他时间 ：xb =6% （ = 单件时间 计算 1） 钻孔工步钻2） 粗铰孔工步粗铰t=3） 精铰孔工步精铰t=因此，工序的单件时间 ：铰t+精铰t=订 182 工序卡片 本次课程设计中，我所选择的工序是加工 218 孔。根据表 4、 218 切削用量的计算和基本工时的计算即可制订出该工序的工序卡片，具体内容详见机械加工工序卡片。 4、 182 孔的专用夹具设计 在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具在生产中应用十分广泛，机床夹具的功用主要是：稳定地保证工件的加工精度；减少辅助时间，提高劳动生产率；扩大机床的工艺范围，实现一机多能 。泵盖的 182 盲孔加工精度，位置精度要求都较高，如果选用常规的夹具（即通用夹具）其生产效率是很低的，同时加工精度也不容易保证。考虑到泵盖零件属于大批量生产，所以应该对其设计专用夹具，以保证加工精度和位置精度，提高劳动生产率。 - 11 - 位方案的设计 本夹具的定位方案如下图所示，采用1 个短圆柱销 、 1 个菱形 销 和 支 承 平 面 定位，同时运用支承板来快速找正工件在夹具体中的位置。 其中： 一个菱形销限制的自由度为 : z 。 一个短圆柱销限制的自由度为： x ， y 。 支承平面限制的自由度为： x ， y ， z 综上，该定位方案限制了工件的 6 个自由度，较好的满足零件加工要求，定位合理。 所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差 。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。造成定位误差的原因有：由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即 - 12 - 工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以 b 表示；由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以 j 表示。 1 分析和计算定位误差的目的，就是为了判断所采用的定位方案能否保证加工要求，以便对不同方案进行分析比较，从而选出最佳定位方案，它是决定定位方案时的一个重要依据。 位元件尺寸公差的确定 夹具的定位形式是一面两孔，即一个短圆柱销、削边销和支承板之间的保持元件的定位精度。 由公式 11)( 其中 表公差， S 代表基准孔与定位元件间的最大间隙 由于定位销和孔间的配合代号是 657查表 3械几何量精度设计与检测 )， 销与孔间的最大间隙都是 0 代入公式： 11)( =+= )2/()(t 2111 注： 为工件中心线的偏转角度误差代入数据求得 0 0 1 0 62/()0 0 t a n 1 满足定位要求。 - 13 - 钻床夹具的刀具导向元件为钻套，钻套的作用是确定刀具相对夹具定位元件的位置，并在加工中对钻头等孔加工刀具进行引导，防止刀 具 在 加 工 中 发 生 偏斜。 由于该孔的加工方法是先钻孔，后铰孔。所 以 ， 采 用 快 换 式 钻套，由于泵盖零件的特殊结构，为了便于装夹工件，所以自行设计快换钻套。其结构如上图所示 套高度和排屑间隙 钻套高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素有关。钻套高度 H 越大，刀具的导向性 能越好，但刀具与钻套的摩擦越大，一般取 H=(1)d，孔径小、精度要求高时， H 取较大值。 H=(1)d=( 18=(18取 H=45 钻套底部与工件间的距离 h 称为排屑间隙， H 值应适当选取， 屑难以自由排出，使加工表面被破坏； h 值太大时，会降低钻套对钻头的导向作用，影响加工精度。加工铸铁时， h=（ d；加工钢时， h=( d。由 于泵盖材料为 以其排屑间隙 h=( d=( 18=( ,取 h=12 - 14 - 在加工过程中，工件会 受 到 切 削 力 、 惯 性力、离心力等外力的作用，为了保证在这些力作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上 。 在 该 夹 具 体 设 计中，由于所选用的定位方案的夹紧力与切削力的方向一致，所需夹紧力较小，所以采用钩形压板（组合）式夹紧机构。夹紧力的计算采用 )/31( j 计算，其中的 f 般取 于在进行钻孔工序时，夹紧力作用表面的表面粗糙度较小，所以本设计中选择f= 由于螺旋压板夹紧机构中有弹簧的作用力，所以公式中的 F 代表的是弹簧压缩变形受到的作用力，有材料力学中的公式 )8( 3 值查表 12 查机械设计书代入数据得 ) 0 0/()888( 3 求得 F= F 代入 )/31( ，其中 L=28mm,f=45, - 15 - 求得 由于该工序过程需要两处夹紧力，故总的 可以看出夹紧力很小 。因为夹紧力与切削力方向一致，当其他切削力很小时，仅需要较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生振动和转动。所以此处夹紧力能满足要求。 具结构设计及操作简要说明 在设计夹具进应该注意提高劳动生产率。因此，使用铰链式钻模，一次固定 2 个钻套，在一次装夹中可以加工 2 个孔。本工序是粗加工，切削力较大，但是由于钻削重要生产的轴向力指向定位面，和夹紧力方向相同，所以夹紧力不直接对消切削力。 装夹工件时，先翻开钻模板把工件放在夹具上，由短圆柱销和菱形销定位，最后用支承板定好位置把钻模板合上，把菱形螺母锁上。这 样就可以钻削了。 5、方案综合评价与结论 对于 182 的盲孔专用夹具的设计我们采用了一面两销的定位方式，限制了工件的 6 个自由度。很好的保证了工件在夹具体中的位置 但也可能造成过定位，原因在于，支承板与短圆柱销和菱形销的安装误差。在钻孔工序前的工序尺寸保证的情况下，不会产生过定位，满足了加工的要求。通过以上的分析，本次课程设计的基本目的已经达到，较好的反映了零件加工过程中的定位 要求极其必要性 。同时，在专用夹具设计过程中，通过查阅大量资料，设计 出的 夹具在使用上十分方便 ，定位 也很 准确。绘制夹具体装配图时，很好运用了机械制图的知识，图幅表达合理，线条准确。 6、体会与展望 机械制造技术基础课程设计就
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