齿轮泵泵体加工工艺及工装设计

1、图书分类号：密 级：毕业论文齿轮泵泵体加工工艺及工装设计GEAR PUMP BODY PROCESS AND TOOLING DESIGN学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期：年月日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留

2、并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名：日期：年月日 日期：年月日摘要在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等工艺过程中，使用大量的夹具，可以保证零件的质量，提高生产率。加工工件时，必须要正确的安装工件并且要固定工件的位置，使其不会因为惯性力、重力等外力作用而破坏工件已固定的位置。“安装”的全过程包括“定位”和“夹紧”。加工工件过程中应用最广泛的是“机床夹具”。齿轮

3、泵是发动机中的润滑油泵，是一种液压泵。齿轮泵泵体的加工精度将直接会影响到齿轮泵的工作状况，为了减小泄漏量，提高齿轮泵工作效率，必须要保证加工精度，减小间隙。近年来，齿轮泵向着高压化、高可靠性方向发展，我国齿轮泵技术有了新的发展。齿轮泵泵体设计的是否合理直接影响着齿轮泵的工作效率。制定合理的泵体制造工艺设计是很重要的。关键词通用夹具；专用夹具；钻床夹具；齿轮泵AbstractMechanical processing machinery manufacturing, testing, assembly, welding and heat .treatment process, using a l

4、arge number of fixtures, can guarantee the quality of parts and increase productivity.When machining a workpiece, the workpiece must be properly installed and the position of the workpiece to be fixed, it will not because of inertia, gravity and other external forcesand undermine the position of the

5、 workpiece has been fixed. Install the entire processincluding the positioning and clamping. Workpiece during most widely used is the Fixture.Gear pump is engine lubricating oil pump, a hydraulic pump. Gear pump body machining accuracy will directly affect the working conditions of the gear pump, in

6、 order to reduceleakage and improve the efficiency of the gear pump, necessary to ensure accuracy,reduce the gap.In recent years, toward the high-pressure gear pump, high reliability direction, of the gearpump technology with new development. Gear pump body design is reasonable direct impact on the

7、efficiency of the gear pump. To develop a reasonable pump manufacturingprocess design is very important.Keywordsmachinery common fixture special fixture drilling fixtureGear pump 目 录摘要IIAbstractIII1 绪论11.1 机械加工工艺概述及发展趋势11.2机床夹具的概述和发展趋势21.2.1机床夹具的分类21.2.2机床夹具的组成31.2.3机床夹具的功用41.3 机床夹具的现状及发展方向41.3.1机床夹

8、具的现状41.3.2现代机床夹具的发展方向51.3.3在机械加工中的作用52 齿轮泵的工艺分析72.1 齿轮泵的应用72.2确定毛坯的制造方法和毛坯的形状82.2.1毛坯的种类82.2.2 坯料尺寸公差与机械加工余量的确定92.3零件图的分析93 工艺设计103.1 基准的选择113.2 零件表面加工方法的选择113.3 各工序间的加工余量123.4 制定工艺路线134 确定切削用量与时间定额144.1切削用量的选择原则154.2切削用量、时间定额的计算164.3.计算基本工时165 夹具设计225.1定位基准的选择235.1定位元件的选择245.2夹紧装置设计245.2.1定位销强度校核25

9、5.3定位误差分析与计算25总结25致谢26参考文献271 绪论1.1 机械加工工艺概述及发展趋势机械加工工艺的过程就是指通过改变加工坯料的形状，尺寸，相对位置，让它成为合格的零件的全过程，加工工人根据这种加工工艺对零件进行加工。机械的加工流程是在制造工件的过程中或加工坯件的工序中，通过直接改变形状，尺寸和它的表面质量等，然后经过再加工处理使得它成为零件的一个过程。比如，粗加工 、 精加工 、装配 、检验 、包装这五道工序，是大部分机械加工工艺的基本过程。机械加工工艺是建立在加工流程的基础之上的，通过改变加工工件的形状，尺寸，相对于生产的物体的位置和性质，使加工工件成为成品和半成品，是对加工流

10、程中的每一个步骤，每一个处理的详细解释和说明，比如，在加工流程的粗加工中，粗处理可以包含毛坯的制造和磨削等，精加工处理中就可以整合分为车，钳工，铣床等等方面，其中的每一个步骤都必须要有详细的数据和分析，比如，粗糙度和公差需要达到的标准。生产产品的技术工作人员基于产品、工人的专业素养、生产工件的设备这三个条件，用来确定要使用什么样的工艺流程，并且把所需要的内容书写在文件里面，这种文件通俗来说就是我们所说的工艺流程。还有就是产品的针对性太强，又因为生产产品的工厂不同以及设备条件的不同，所以就实际来说不能一概而论。在一般情况下，这个过程是一个程序，工艺流程是这个程序的准备、纲领，加工工艺则是基于工艺

11、流程上的对这个过程的每一个步骤的详细解析，工艺规程是建立在两者的根本上对于不同厂家来说根据特定的条件来编写出的流程。加工工艺规划是提供零件加工的过程文档处理和操作方法之一，它是在生产的特殊条件下，将更合理的工艺和操作方法，根据被要求的形式写到规定的文件中去，在批准后用于生产中去。机械加工工艺规程通常来说包含下述内容：工件的加工工艺路线，每一步的具体内容和使用的设备和工艺设备，测试项目和工件的测试方法，切削用量和时间尺度的量等。制定工艺规程所需的程序路线1）生产程序的计算，决定生产的类型。2）通过产品装配图纸分析零件图和零件，进行工艺分析。3）选择毛坯的种类、形状、大小。4）制定相应的工艺路线。

12、5）确定加工余量、计算零件尺寸和尺寸公差。6）确定每一道工序所需的设备和工具，夹具，量具以及使用到的每一个过程的辅助工具。7）确定切削用量和所需工时。8）确定每道工序的技术要求。9）完整的流程文档。在制定的工艺规程中，往往在最开始时就已经初步确定了然后会根据客观的条件再对工艺规程进行修整，这样能够有效提高经济效益。在工艺规程的实施执行中，像生产条件的改变、生产设备的改变及材料的改变等不可预知的情况都可能会发生，这就要求我们能够随机应变，随时能想到这些可能出现的情况，做好准备，能随时的、及时的修改和完善原有的流程规划。1.2机床夹具的概述和发展趋势机床夹具是机床上夹紧工件或引导工具的装置。机床夹

13、具的功能是：保证加工工件的准确度，比如工件的大小的精密度，形状和表面相互位置精度;机床夹具可以很迅速地把定位工件夹紧，省去了在这个过程中的对刀，有效提高了生产效率和降低了生产成本，减轻了工人的劳动强度，机床加工工件的加工范围也有效的提高了。1.2.1机床夹具的分类夹具是一个装夹工件时用到的工具设备，它被广泛应用于机械制造机加工，热处理，装配，焊接和测试过程中机床夹具的含义是在切削机床上使用的夹具。在现代化的生产中，机器的技术和设备的一个不可缺少的一种工艺装备就是夹具，夹具的使用直接影响到工件的精度，生产效率和制造成本。按照专业化程度分类1）通用夹具通用夹具是一个已经在一定范围内的标准化，可用于

14、不同工件加工的夹具。比如，一台车床上的爪卡盘和四爪独立卡盘，还有在平口钳铣床上的分度头和旋转台。一般来说像这类的通用夹具是由专业的工厂生产的，用户在选择机床时厂家一般把通用夹具作为附赠品送给买家。它具有适应性广，生产效率低的优点，一般用来生产单件的小批量生产。2）专用夹具专用夹具用于一个过程是特指为一道工序而设计的夹具。专用夹具具有结构紧凑，快捷，方便，省力的特点，可以保证超高精度和生产力，但由于夹具的设计和制造周期较长，制造成本也比较高。所以当改变产品时，夹具将因为报废而不能再使用。专用夹具仅仅适用于固定的产品和大批量生产的产品。3）通用可调夹具组夹具通用可调夹具的特点是所述元件的一部分是可

15、以更换的，所述元件的部分也可以调节，用来满足零件不同的部分的处理。组夹具是定义在对一组相似零件的组加工时使用的夹具。通用可调夹具的加工对象不像组夹具那样明确，但相比组夹具而言，它的适用范围更加的广泛。4）组合夹具组合夹具被定义为按照零件的处理要求，通过一组已经预制好了的标准元件和组件组装而成的夹具。由专业生产厂家生产，组合夹具的特点是灵活，通用性强，制造的周期短，能使制作工件得到重复利用，在生产新产品和单批小件工件的生产中起到重要作用。5）随行夹具在自动线上所使用的夹具叫做随行夹具。随行夹具要发挥出工件夹持的作用，同时也要和工件成为一个整体从一个站沿直线被自动偏移到下一个站，进行不同的加工工艺

16、。按使用的机床分类由于各类机床和工作结构的变化特点，对夹具的结构也相应地提出不同的要求。从所使用的机器不同，夹具可以分为：车削夹具，夹具铣床，钻床夹具，坐标镗床，磨床夹具，装置和其他设备的机床夹具。按夹紧动力源分类取决于夹紧夹具中所使用的动力源可以分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电力夹具和磁性夹具等1.2.2机床夹具的组成(1)定位元件定位元件和工件的基准元件相接触，用于确定所述工件夹具的正确位置，还可以确保工具和加工工件的相对运动之间的正确位置。(2)夹紧装置用于夹紧工件，在切削过程中让工件处于稳定的位置。(3)对刀、引导元件或装置对刀元件的作用是确保了工件和工具间的正确位置。

17、该工具被用来确定处理元件在加工元件之前的正确位置，我们把这种工具叫做对刀元件，例如，对刀块。引导元件被用于确定工具位置并且使切割工具用于元件的加工。(4) 连接元件机床和夹具连接在一起的元件叫做连接元件，连接元件用来保证机床和夹具的相互地位置关系。（5)夹具体夹具体是连接元件或固定夹具的装置，让它成为一个整体的构件。它是与该组的机器相关部件相连然后固定，让夹具具有一个固定的位置相对于机器元件来说。(6)其它元件和装置我们依据零件的加工要求，一些夹具具有分度结构，研磨夹具还具有导航键等。上述这些部件并不是每一个夹具都必须的，但任何夹具必须具有夹紧装置和定位元件，这两个是不可或缺的。夹紧装置和定位

18、元件使工件定准、夹牢，确保了加工工件在精度上的要求，而精度对一个工件来说是最关键的。1.2.3机床夹具的功用1）能稳定地保证工件的加工精度当夹具是用来工件的夹紧工作时，相对于该刀具和机床的位置精度是由夹具保证的，和生产工人具有的技能能力无关，夹具的使用可以让小批零件的加工精度趋于相同。2 ）能减少辅助工时，提高劳动生产率装夹工件中使用夹具可以让装夹更为方便、快捷，并且也不用纠正这个过程，可以明显地减少辅助工作的时间;在使用夹具之后，可以明显的发现工件的刚性被提高了，可以增加切削参数和切削量;可以使用多片，多层的工件装夹夹具，同时也可以选择更高效的装夹夹紧机构来加工零件，这样做可以进一步地提高工

19、件的劳动生产率。3）能扩大机床的使用范围，实现一机多能根据成形机床的加工原理，再加上不同类型的机床夹具就可以扩大加工机床现有的加工范围。比如说，在机床滑板或摇臂钻床上面安装上镗模，就可以对零件上的镗孔进行加工。1.3 机床夹具的现状及发展方向在18世纪末期，加工机件开始使用机床夹具。随着近代工艺和科学技术的进步，机床夹具从最先开始的一个辅助工具变成了一个技术完备齐全的工艺装备。1.3.1机床夹具的现状生产统计研究协会的调查统计表明，就目前来说，在工件种类总数中，小批量多品种的生产约占85。现代化企业的生产需要企业常常升级、更换生产的品种，用来适应和满足当前市场的竞争。然而，一般来说，很多公司仍

20、然习惯使用传统的夹具，在一般生产规模的工厂中大概会存在成千上万的专用夹具;另一方面，如果一家企业生产多样性产品，那么这家企业每年平均将更新的专用夹具一般占总夹具的大约50至80，但是每年夹具的损耗量只占10至20。特别是随着数控机床、加工中心、FMS的投入使用，现代化的生产水平为夹具提出了下述了这些要求：1）能够快速的装备上夹具，这样可以省去部分时间让机器快速地投入生产，缩短了生产的生产周期，降低生产成本;2）能够装夹具有相似特征的工件3）能够在高精度机床上投入使用；4）可应用于各种现代化的制造技术;5）使用液压装置作为动力源的夹紧装置能够进一步减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率;6）能够提升

21、机床夹具的标准化程度。1.3.2现代机床夹具的发展方向现代夹具主要往规范，准确，高效，灵活的四个方面的发展。（1）标准化夹具的标准化和通用化是两个相互关联的方面。就目前来说，规定有零部件的国家标准为GB/ T2148T2259-91，还有各类通用夹具和组合夹具都有固定的国家标准。机床夹具的标准化是有利于商业化的生产夹具，大大缩短了工件生产的准备时间，大大降低了生产所需的成本。（2）精密化随着机械产品越来越精密，它被绑定到在夹具的精度也相应增加。精密夹具的结构种类具有很多，比如，对于多齿盘来说，分度精度可达0.1;而用于高精度的三爪自定心卡盘，仅仅有5微米的定心精度。（3）高效化高效化的工件夹具

22、，大幅度的降低了加工产品的加工时间和加工产品所需的辅助时间，提高了工人的劳动生产率，减轻了生产工件的劳动强度。通用高效的夹具已经有自动夹具，高速化夹具等手段。比如，在使用电动铣削工件时使用夹持虎钳的，效率大约可以提高以前的5倍;在车床上使用高速自定心卡盘可以保证在9000r/ min的条件下仍强于普通夹具的五倍速度左右，使得切割速度有很大的提高。目前，除了生产线，自动线配置高效，自动化夹具外，数控机床，夹具，特别是在意味着各种自动装夹工件在加工中心自动更换的数控机床的出现，完全发挥了数控机床的作用。（4）柔性化机床的柔性和柔性机夹具类似，它指的是机器通过调整夹具，组合等，用来适应过程变量。过程

23、变量主要包括：工艺特点，生产量，形状和工件的尺寸。新型的具有柔性夹具的特点是：组合夹具，组合夹具，数控夹具等。为了满足现代生产的多种性和现代机械行业小批量生产的需求，扩大专用夹具的柔性程度，把夹具不能拆卸的结构变为是可拆卸的，将夹具结构发展成为那种可以调整的是现在机床发展的主要两个大方向。1.3.3在机械加工中的作用(1)保证加工精度使用夹具安装，就可以准确地确定工件和机床的相互位置，夹具的作用是保证了工件的位置精度不受工人的技术水平的影响，让机床的加工精度变得高而稳定。(2)提高生产率、降低生产成本使用夹具会让工件的定位和夹紧变得迅速快捷，这样就明显地减少了生产工件所需要的辅助工作时间;夹具

24、装夹工件后显著地提高了工件的刚性，增加了工件可以切削的量;也可以使用高效夹紧机构，这些因素的存在有利于提高工件的劳动生产率。此外，使用夹具装置后，会使产品的质量稳定，废品率下降，可以技术水平较低的工人生产，大大降低了生产成本。(3)扩大机床的工艺范围在机床的生产中使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大原机床的使用范围，实现了一机多能。(4)减轻工人的劳动强度装夹工件时使用夹具时会让装夹变得方便；在使用气动、液压等夹紧装置后，可以明显的减轻了工人的劳动强度。2 齿轮泵的工艺分析2.1 齿轮泵的应用齿轮泵：由泵缸与齿轮间形成工作容积的变化把泵体内流体加油形成的回转泵。齿轮泵包含了齿轮、泵和前盖组成

25、的两个封闭空间，在齿轮开始传动的时候，齿轮脱开侧的空间量由于快速地增长让齿轮脱开测形成真空，真空部分在吸入液体后，齿轮空间体积就会由大变小，并且把空间里的液体挤压出去。吸入室和排出室是由两个齿轮的接合线分隔开来。齿轮泵出口阻力的大小决定了齿轮泵在出口处的压力。齿轮泵最基本的形式是两个大小形式都一样的齿轮在壳体中相互紧密结合在一起形成“8”字形，齿轮两侧和齿轮箱密切结合，两个齿轮装在最里面。物料从两齿间吸入并且将该空间填充，随着壳体的旋转运动而运动，并最终从两齿间排出。齿轮泵也被称为正排量装置，这就好比一个活塞在气缸内，在空气从一个齿的流体空间进入到另一个齿的流体空间时，必然会将液体机械性的挤压

26、排出。这是因为液体是不可能被压缩的，所以液体和齿不可能在同一时间占用相同的空间，这样液体就被除去了。由于齿轮的不断啮合，上述这种现象就会不断发生，所以齿轮泵就得到了持续的工作，并且每次泵工作的排出量都是一样的。随着驱动轴的连续旋转，水泵就会连续不断地排出流体。齿轮泵直接流向泵的速度取决于泵的速度。实际上，在齿轮泵内总是会有少量的流体损失，这使得泵的运行效率不可能达到100，因为这些损失的流体被用于两侧的轴承和齿轮的润滑，而且泵永远不可能达到无间隙合体，所以，流体从出口排出不能100，因此一小部分的流体的损失是不可能避免的。然而，泵仍可以运行，对于大多数挤塑材料来说，它的效率依然高达93至98。

27、粘度或密度发生变化时，不会影响到齿轮泵。对于阻尼器来说，如果在喷口处放置一个滤网或者放置一个限制器，泵就将推动流体通过它。如果在工作中的阻尼器的变化，也就是说，如果过滤器变脏，堵塞，或一个回压限制器，这种泵将保持恒定的流量，直至该装置的最薄弱部分的机械达到极限。泵的速度在实际上是有限的，这取决于所使用的工艺流体，如果使用的流体是油类，那么这种泵能够以超高的速度旋转，但是在流体是粘度比较高的那种聚合物时，就会显著地降低这种限制。促进高粘度流体进入两齿空间的入口侧是非常重要的，如果此空间未得到充分填充，那泵就不能相应的排出流量，pv值（压力速度）是一个变量同时也起到了一定的限制作用。正是因为这些限

28、制因素的存在，制造齿轮泵的制造商将会提供一系列产品，即：不同的规格和排出量（每转排出量）。这些泵将与特定应用程序一起，让系统达到最佳的容量和让价格更实惠。PEP-II的齿轮还有轴是一个共同体，PEP-II由于使用通体淬化的工艺，使齿轮泵得到了更长的工作寿命。 “D”型轴承的强制润滑机制，通过轴承表面上的聚合物，并且返还到齿轮泵的入口一侧，这样保证了旋转轴的有效润滑。这个功能减少了聚合物降解的可能性。在精密的机械加工中泵允许的“D”型轴承与齿轮轴精确配合，确保齿轮轴不偏心，这样防止和减少了齿轮工作时产生的磨损。 Parkool密封其实并不接触轴的密封面，密封原理将其冷却至半熔融聚合物以形成自密封

29、状态。还可以使用Rheoseal密封，它的内部密封形成有反向螺旋凹槽中，该聚合物可以被导入背压回来。为了便于安装，制造商已经设计了一个环形螺栓安装表面，使得凸缘安装嵌合其他设备，这使得它更易于制造的管状凸缘。 对于 PEP-II齿轮泵来说，它自带有与齿轮泵相匹配的加热元件，用户可以自行选择，这样保证了齿轮泵的快速加热和更精确了对于热量的控制。加热方式和泵的内部加热方式不同，这些损坏的部件的是只在板上的而与整个泵是没有关系的。齿轮泵通过一个独立的电机去驱动它，采用一个独立的电机可以非常有效地阻止压力脉动和流量的波动。压力脉动在齿轮泵的出口处可以在1以内进行控制。在生产线上使用齿轮泵可以增大输出速

30、度，该材料在挤出机的剪切和停留时间也被减少了，脉动温度和压力的降低，提高了生产效率和产品质量。2.2确定毛坯的制造方法和毛坯的形状2.2.1毛坯的种类材料名称：ZAlSi9Cu2Mg 合金代号：ZL111标准：GB/T 1173-1995特点和使用的范围：可热处理强化，铸造和热处理后具有优异的机械性能在室温，高温力学性能比较高。铸造性能优良，没有热裂倾向，线性收缩率小，气密高。它的可加工性和焊接性良好，但耐腐蚀性较差。力学性能：抗拉强度 b (MPa)：255伸长率 5 ()：1.5硬度 ：90(5/250/30)HB需要大量生产的零部件，想到零件的整体尺寸和为了提高生产零部件的生产效率，以确

31、保后处理的精度可使用压铸成型。零件的形状不复杂，所以一般来说，毛坯是尽可能地接近零件的形状，并且事先要铸造出的孔的大致形状。由技术要求：抗拉强度 b (MPa)：255 ，硬度 ：90(5/250/30)HB，并且由题目要求得知是大量生产，查询夹具设计手册，依据铸件的加工制作方法，我们得知使用压力铸造较好。2.2.2 坯料尺寸公差与机械加工余量的确定坯料的材料为ZL111，由题目要求知这是大批量的生产，我们依据机械加工余量手册来确定尺寸公差和机械加工余量：计算最大轮廓尺寸零件图尺寸宽为157mm，高为144 mm,最大轮廓尺寸为157mm.选择公差等级CT 由表4-2，铸造方法按压力铸造型，Z

32、L111按轻金属合金得尺寸公差等级CT范围5到7级，取7级。求机加工余量等级由表4-1取E级。查表4-1得知144mm和157mm的机械E级机加工余量得MA=2.0.计算铸件的尺寸公差，查表1-4得知铸件的尺寸公差为1.4mm。求取孔铸件尺寸公差，查表1-4得知孔铸件的尺寸公差为1.2mm。A面：查表1-4取尺寸公差为1.4，则R=148+1.4/2=148.7mm , 毛坯厚度为： 148.70.7mmB面： 查表1-4取尺寸公差为1.4，则R=148.7+1+1.4/2=149.4mm , 毛坯厚度为：149.40.7mmC面：查表1-4取尺寸公差为1.4，则R=161+1.4/2=161

33、.7mm , 毛坯厚度为： 161.70.7mmD面： 查表1-4取尺寸公差为1.4，则R=161.7+1+1.4/2=162.4mm , 毛坯厚度为： 162.40.7mm46孔：查表1-4取尺寸公差为1.1，则R=46-1.2/2=45.4mm 毛坯尺寸为： 45.40.6mm62孔：查表1-4取尺寸公差为1.2，则R=62-1.2/2=61.4mm 毛坯尺寸为：61.40.6mm表2 -1加工余量和铸件尺寸零件尺寸单面加工余量铸件尺寸1441575066.52222.2514816146622.3零件图的分析图2-1 齿轮泵泵体图上图是齿轮泵泵体的零件简图，从图中可以看出，齿轮泵的加工精度要求高的是2-50mm,2-66.5mm和2-12mm的孔径、孔深；中心孔的位置，要求严格，加工的难度比较大