1、 0 常州机电职业技术学院 毕业设计（论文） 作 者： 徐志浩 学 号： 11210352 系 部： 机械工程系 专 业： 机械制造与自动化 题 目： 齿轮泵零件的加工工艺及夹具设计 校内指导教师： 顾惠斌 企业指导教师 马华琦 评阅者： 顾惠斌 2015 年 4 月 1 毕业设计（论文）中文摘要 在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷热工艺过程中，使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产率。 在机床上加工工件时，为了保证加工精度，必须正确安装工件，使其相对机床切削成形运动和刀具占有正确的位置，这一过程称为“定位”。为了不因受切削力
2、、惯性力、重力等外力作用而破坏工件已定的正确位置，还必须对其施加一定的夹紧力，这一过程称为“夹紧”。定位和夹紧的全过程称为“安装”。在机床上用来完成工件安装任务的重要工艺装备 ，就是各类夹具中应用最广泛的“机床夹具”。 机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产，而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。因此，专用夹具的设计是一项重要生产准备工作，每一个从事加工工艺的工装设计人员，都应该掌握有关夹具设计的基础知识。 关键词 ： 齿轮泵体， 加工工艺，专用夹具，设计 2 目录 摘要 . 1
3、 目录 . 2 第一章 绪论 . 3 1.1 机械加工工艺概述及发展趋势 . 3 1.2 机床夹具的概述及发展趋势 . 3 第二章 齿轮泵 体 的工艺分析 . 4 2.1 齿轮泵 体 的应用 . 4 2.2 确定毛坯的种类和生产类型 . 4 2.3 毛坯尺寸、机械加工余量的确定 . 4 第三章 工艺设计 . 5 3.1 基准的选择 . 6 3.1.1 精基准的选择 . 6 3.1.2 粗基准的选择 . 6 3.2 工艺方案 . 7 3.3 工序尺寸的确定 . 8 第四章 确定切削用量与时间定额 . 9 4.1 切削用量的选择原则 . 9 4.2 切削用量、时间定额的计算 . 9 第五章 夹具设
4、计 . 21 5.1 定位基准的选择 . 22 5.1.1 定位元件的选择 . 22 5.2 夹紧装置设计 . 23 5.2.1 夹紧力的计算 .错误 !未定义书签。 5.2.2 定位销强度校核 .错误 !未定义书签。 5.3 钻套的设计 . 24 5.4 夹紧装置其他元件的选用 . 25 5.4.1 连接螺栓 .错误 !未定义书签。 5.5 定位误差分析与计算 . 26 第六章 夹具体设计 . 26 结论 . 29 致谢 . 30 参考文献 . 31 3 第一章 绪论 1.1 机械加工工艺概述及发展趋势 机械加工工艺是制造技术的灵魂、核心和关键。产品从设计变为现实是必须通过加工才能完成的，工
5、艺是设计和制造的桥梁，设计的可行性往往会受到工艺的制约，工艺往往会成为“瓶颈”，不是所有设计的产品都能加工出来，也不是所有的设计产品通过加工能达到预定技术性能要求的。 加工技术的发展往往是从工艺突破的，近年来加工工艺技术有了很大的发展，现代制造技术已经不的单独的加工方法和工匠的“手艺”，已经发展成为一个系统，在制造工艺理论和技术 上有了很大的发展，例如在加工理论方面主要有：加工成形机理和技术、精度原理和技术、相似性原理和成组技术、工艺决策原理和技术等。由于近些年制造工艺技术的发展，工艺内同有了很大的扩展，工艺技术水平有了很大提高：计算机技术、数控技术的发展是制造工艺自动化技术和工艺质量管理工作
6、产生了革命性变化；同时，与工艺有关的许多标准已进行了修订，并且制定了一些新的标准。 1.2 机床夹具的概述及发展趋势 在机械制造的切削加工、检验、装配、焊接和热处理等工艺过程中，要使用大量的夹具来安装加工对象，使其占有正确的位置，以保证零件和产品 的加工质量，并提高生产率，从而提高其经济性。把工件迅速固定在正确位置上，完成切削加工、检验、装配、焊接和热处理等工作所使用的工艺装备称为夹具。把机床上用来完成工件装夹任务所使用的工艺装备称为机床夹具。 机床夹具是随机械加工技术发展的。机床夹具由适用单件小批量生产的用夹具发展到大批量生产的专用夹具、随行夹具，经历了市场的发展和技术的推动。随着现在市场需
7、要的多样化、多品种、中小批量及短周期的生产方式在世界贸易中逐渐成为主导方式，传统的专为某个零件的一道工艺设计制造的专用夹具已经不能适应这种生产方式的要求。因此， 适用于多品种、中小批量生产特点的通用可调夹具、组合夹具、成组夹具等应运而生。数控技术的进步与发展，使得数控机床、加工中心在机械加工中广泛运用，数控机床夹具也迅速的发展起来。 4 第二章 齿轮泵的工艺分析 2.1 齿轮泵的应用 机油泵是在润滑系统中，可迫使机油自油底壳送到引擎运动件的装置。用来使机油压力升高和保证一定的油量，向各摩擦表面强制供油的部件，内燃机广泛采用齿轮式和 转子式机油泵，齿轮式油泵结构简单，加工方便，工作可靠，使用寿命
8、长，泵油压力高，得到广泛应用 图 2-1 齿轮泵体零件简图 2.2 确定毛坯的种类和生产类型 因设计：零件年生产量 较大 ，查 表 1-4 得，零件为 大 批量生产。零件材料采用 45 钢 ，因金属模机器造型生产率较高，锻造件精度高，表面质量与机械性能均好，适用于大批量大量生产，因此选择金属模机器造型。同时因铸件壁厚差距不能太大，以避免造成各部分因温差悬殊而引起缩裂、缩孔与裂纹。铸件应进行人工时效。消除残余应力后再送机械加工车间加工，否则工件将产生大的变形。 齿轮泵泵体技术要求如下表 5 表 2-1 齿轮泵体技术要求表 加工表面 公差及精度等 级 表面粗糙度 /um 18 孔 端面 IT8 R
9、a12.5 前端面面 IT6 Ra3.2 35 内端面 IT6 Ra1.6 13 IT8 Ra3.2 6-M6 螺纹 IT6 底面 IT8 Ra12.5 18 孔 IT8 Ra6.3 M27 螺纹 IT8 3x1 槽 IT8 Ra25 2.3 毛坯尺寸、机械加工余量的确定 查 表 达 式 2-1 得 R=F-2RMA+CT/2 ( 外圆 ) （ 2-1） 查 表 达 式 2-2 得 R=F-2RMA-CT/2 （内圆） （ 2-2） 查 表 2-1 取大批量生产的毛坯铸件的公差等级为 CT8， 查 表 2-5 取要求机械加工余量等级为 F 级 M27 端面：查 表 2-4 取 RMA=2 前端
10、面： 查 表 2-4 取 RMA=2 40 孔： 查 表 2-4 取 RMA=2 6 第三章 工艺设计 3.1 基准的选择 3.1.1 精基准的选择 选择泵体的 M27 端面作为精基准。该零件上的很多孔都可以采用它作为基准进行加工，遵循 了“基准统一”原则，同时 M27 端面亦为设计基准，遵循了“基准重合”原则。 3.1.2 粗基准的选择 作为粗基准应平整，没有飞边、毛刺等表面缺欠，故选择零件前端面作为粗基准。 3.1.3 机械加工工艺顺序 零件主要表面及其他表面的机械加工顺序，对组织生产、保证质量和降低成本有较大的作用，应根据工序的划分和定位基准的建立与转换来 。一般原则为： 先粗后精。既粗
11、加工 -半精加工 -精加工，最后安排主要表面的终加工顺序。 在各阶段中，先加工基准表面，然后以它定位加工其他表面。 先加工主要表面，当其达到一定精度后 再加工次要表面。 先平面后孔。这是因为平面定位比较稳定可靠，所以对于箱体、支架、连杆等类平面轮廓尺寸较大的零件，常先加工平面。 除用为基准的平面外，精度越高，粗糙度 Ra值越小的表面应放在后面加工以防止划伤 表面位置尺寸及公差标注方式也影响工序顺序，应力求能直接保证或使尺寸链数日减少。 7 3.2 工艺方案 表 3-1 齿轮油泵泵体工艺路线及设备、工装的选用 工序 工种 机械加工说明 设备 工具 夹具 刀具 量具 1 铸 铸造毛胚 游标卡尺 2
12、 热 热处理 3 铣 铣 前端面至总长为 1300.05mm 铣床 X5012 工装夹具 端铣刀 游标卡尺 4 铣 粗铣上盖结合面 工装夹具 面铣刀 游标卡尺 5 钻 钻上盖结合面上的 4个 9的孔 立 式 钻 床Z515 一号夹具 直柄麻花钻 游标卡尺 6 镗 钻上盖结合面上的 4 个螺纹底孔 立式钻床Z515 一号夹具 直柄麻花钻 7 攻 攻上盖结合面上 4 个螺纹 立式钻床Z515 一号夹具 细柄机用丝锥 8 铣 铣右端面至图样要求 TH6380 加工中心 一号夹具 面铣刀 游标卡尺 9 车 钻两个 35 的孔，至图样要求 CA6140 车床 一号夹具 键槽铣刀 游标卡尺 10 车 钻两
13、个 18 的孔，至图样要求 CA6140 车床 一号夹具 键槽铣刀 游标卡尺 11 车 掉头，车内腔 50，深 18 CA6140 车 一号 高速圆 游标卡尺 8 3.3 工序尺寸的确定 在一般情况下，加工某表 面的最终工序尺寸可直接按零件图的要求来确实。而中间工序的尺寸则是零件图的尺寸（最终工序尺寸），加上或减去工序的加工余量，即采用由后往前推的方法，有零件图的尺寸，一直推算到毛坯尺寸。由此可知，若某表面经过 n-1 次加工，则其工序尺寸为 Ln=Ln-1 Zn-1 (n 1) (3-1) 因此，确定了加工余量后，即可根据设计尺寸推算出各工序尺寸，上式只适用较简单的工序尺寸的确定，对于较复杂
14、的工序尺寸的确定需要要进行尺寸链的换算。 1） 粗铣 M27 端面 查表 8-34 取磨平面加工余量 =2mm。 2）粗铣、半精铣前端面， 粗铣，半精铣，精铣 2x 40H7 孔内端面 前端面：查表 8-33 取半精铣余量 1mm ，则粗铣余量 =总加工余量 -半精铣余量 -磨削余量 =2-1=1mm。 粗铣，半精铣，精铣 2x 40H7 孔内端面： 查表 8-33 取粗铣余量 1mm，半精铣余量 0.5mm，则精铣加工余量为 2-1-0.5=0.5mm. 3） 钻，铰 2x 13H7 孔 ,钻 6xM6 螺纹孔 , 钻 2x4T15 定位孔 . 钻，铰 1x 13 孔： 查表 1-20 和表
15、 2-40 确定钻孔及公差至 11 mm，粗铰至 13 mm。 钻 6xM6 螺纹孔： 查表 1-20 和表 2-40 确定钻孔及公差至 5mm。 攻螺纹至 5.8mm。 0.05mm 床 夹具 柱铣刀 12 钻 钻 35 的孔，至图样要求 立式钻床Z515 一号夹具 键槽铣刀 游标卡尺 13 攻 攻 35孔的螺纹至加工要求 立式钻床Z515 一号夹具 螺纹刀 游标卡尺 14 钳 去毛刺，倒角 台虎钳 锉刀、刮刀 9 钻 2x4T15 定位孔： 查表 1-20 和表 2-40 确定钻孔至 4T15。 4） 粗铣底面 因是一次铣削，故取粗铣余量 =机械加工余量 =2mm。 5） 钻，扩 18 内
16、 孔 毛坯直径 = 27mm，查表 1-20 和表 2-40 确定钻孔至 16mm，粗铰至 mm，精铰至 18mm，则深度尺寸为 42mm 6） 车 M27 外螺纹，车 3x1 槽 车 M27 外螺纹，加工余量为 2mm，一次车削攻螺纹。 车 3x1 槽 粗糙度要求为 Ra=25，一次车削，车槽。 第四章 确定切削用量与时间定额 4.1 切削用量的选择原则 合理地选择切削用量，对保证加工精 度和表面质量，提高生产率和刀具耐用度等，都有很大的影响。 选择切削用量是指要选定切削深度、进给量和切削速度。在这 3个因素中，对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，而切削深度影响最小，对表面粗糙度
17、影响最大的是进给量，而对切削力影响最大的则是切削速度。因此，在粗加工阶段，应考虑选择尽可能大的切削深度，其次是选择较大的进给量，最后确定一个合适的切削速度。在半精、精加工阶段，由于加工精度和表面质量的要求较高，因此一般均选择较小的切削深度和进给量，在保证刀具耐用度的前提下，应选取较高的切削速度，以保证加工质 量和生产率的要求。 4.2 切削用量、时间定额的计算 以下为主要加工工序的切削用量及要求另外计算的工序的切削用量： 1)工序号 1：粗铣 M27 端面 背吃刀量的确定：由上述可知粗铣 ap=粗铣余量 =2mm 进给量的确定：查 5-7按机床功率取每齿进给量 fz=0.08mm/z 铣削速度的计算 :查表 5-9取 d/z=80/10， v=44.9m/min n=1000v/3.14d （ 4-1）
