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1齒輪泵前泵蓋的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1.1齒輪泵前泵蓋的用途 齒輪泵前泵蓋和后泵蓋一起將油泵整體進行封閉，保證油泵的密封性和內(nèi)部環(huán)境的清潔，并對內(nèi)部零件起到了支撐作用，同時，為解決齒輪泵的困油現(xiàn)象,通常在泵蓋上開設(shè)對稱的卸荷槽,或向低壓側(cè)方向開設(shè)不對稱卸荷槽,吸液側(cè)采用錐形卸荷槽,排液側(cè)為矩形卸荷槽，避免因為油困而引起的沖擊和噪聲，延長了元件的使用壽命，提高了工作效率。 1.2齒輪泵前泵蓋的技術(shù)要求 按表1-1形式將齒輪泵前泵蓋的技術(shù)要求列于下表中。 表1前泵蓋零件技術(shù)要求表 加工表面 尺寸及偏差mm 公差及精度等級 表面粗糙度Ra/μm 形位公差/mm 大凸臺左端面 21 IT12 6.5 小凸臺左端面 12 IT13 25 前泵蓋右端面 10 IT7 1.6 φ18mm孔 18 IT9 3.2 φ28mm孔 28 IT9 3.2 φ5mm孔 5 IT9 3.2 φ9mm孔 9 IT13 25 卸荷槽側(cè)面 10 IT13 25 卸荷槽下表面 10 IT13 25 圓孔倒角 1×45° IT13 25 整體來講，齒輪泵前泵蓋的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，由于外表面不用于安裝配合，故對其精度要求較低，而內(nèi)表面需要和其他零件進行配合，故對其精度要求較高，這是保證油泵密封性的重要手段。同時，與支撐齒輪的軸的孔的要求也較高，有粗糙度的要求，同時還有配合精度的要求。 綜上所述，該零件的各項技術(shù)要求制訂的較合理，符合蓋零件的裝配要求。 1.3審查齒輪泵前泵蓋的工藝性 分析零件圖可知，前泵蓋的兩端面還有軸孔以及卸荷槽均要求切削加工，而兩齒輪所在軸的孔只放在了一個凸起的臺上，這樣，不但可以適當?shù)臏p少精加工的面積，而且還提高了其接觸剛度；由于各個孔的端面都是平面，可以防止加工過程中鉆頭偏鉆，保證孔的加工精度；另外，該零件除了主要的加工表面（前泵蓋凸臺的端面，前泵蓋的內(nèi)端面和孔的表面等）精度要求較高，其他的表面加工精度都比較低，不需要高精度的機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以滿足加工要求；主要表面雖然加工精度相對要求較高，但在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟的方法就可以保質(zhì)保量的加工出來。此外，該零件的整體結(jié)構(gòu)比較對稱，也方便加工。由此可見，該零件的工藝性較好。 1.4確定齒輪泵前泵蓋的生產(chǎn)類型 依設(shè)計題目可知：N=5000臺/年 所以根據(jù)表1-3、1-4確定生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)（大批）。 2確定毛坯、繪制毛坯簡圖 2.1選擇毛坯 該零件材料為ＨＴ20-40，考慮到零件的形狀、結(jié)構(gòu)以及材料，選擇毛坯為鑄件較適宜，由于零件年產(chǎn)量為5000件，屬于成批生產(chǎn)中的大批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，故采用金屬型鑄造。這從提高生產(chǎn)率，保證鑄件精度、表面質(zhì)量與機械性能方面考慮，是合理的。 2.2確定毛坯尺寸公差和機械加工余量 參見課程設(shè)計指導(dǎo)書第二章第二節(jié)，鑄件的尺寸公差和機械加工余量可分別由表2-3和2-4查得，但要確定毛坯的尺寸公差與機械加工余量，應(yīng)先確定以下各項因素： （1）毛坯鑄件的公差等級 該值由鑄件的成型方法和材料確定，成型方法已確定為金屬型鑄造，材料為灰鑄鐵，由表2-1查得鑄件的尺寸公差等級為８～10，這里取8級。 （2）毛坯鑄件的機械加工余量等級 同樣根據(jù)鑄件的成型方法和材料來確定，成型方法已確定為金屬型鑄造，材料為灰口鑄鐵，則可通過表2-5查得機械加工余量等級為Ｄ～Ｆ，這里取E級。 2.2.1確定毛坯尺寸公差 根據(jù)查表得到的毛坯鑄件公差等級為8，以及由零件圖得知，毛坯鑄件基本尺寸大致處于100至160之間，由表2-3查得毛坯鑄件的尺寸公差為1.8mm。 2.2.2確定機械加工余量 根據(jù)查表得到的毛坯加工余量等級為E，以及由零件圖得到的，最終機械加工后鑄件的最大輪廓尺寸處于100至160之間，由表2-4查得鑄件的機械加工余量為1.1mm。 2.2.3確定毛坯尺寸 根據(jù)最終機械加工后的成型零件尺寸（即零件圖中所標注的尺寸），及已經(jīng)確定的毛坯鑄件的機械加工余量和尺寸公差，可確定毛坯鑄件的基本尺寸為成型零件基本尺寸加上（1.1+1.8/2=2.0mm）。(單邊余量，且只針對待加工面而言)。由此可得，毛坯的尺寸為長×寬×高=138×90×25。 2.3繪制毛坯簡圖 毛坯簡圖如下圖所示。 3擬定前泵蓋工藝路線 3.1定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先選定精基準，然后再確定粗基準。 3.1.1精基準的選擇 根據(jù)該前泵蓋零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇前泵蓋右端面和孔φ28mm軸線作為精基準，零件上其余需加工表面都可以采用他們進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”原則。選擇前泵蓋的右端面為精基準，能保證凸臺各端面和泵蓋左端面的工序基準和定位基準重合，可以避免基準不重合誤差；選擇孔φ28mm的軸線作為精基準，可以使φ8mm和卸荷槽都能滿足基準重合，有利于提高加工精度。 3.1.2粗基準的選擇 作為粗基準的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、毛刺或其它表面缺欠。這里選擇前泵蓋大凸臺左端面和R34外半圓側(cè)面為粗基準。采用R34外半圓側(cè)面定位可保證孔的左右對稱；采用前泵蓋大凸臺左端面作粗基準加工右端面，可以為后續(xù)工序準備好精基準。 3.2表面加工方法的確定 根據(jù)前泵蓋零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工工件各表面的加工方法如下表所示。 表2前泵蓋各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/μm 加工方案 備注 大凸臺左端面 IT12 6.5 粗銑 表1—8 小凸臺左端面 IT13 25 粗銑 表1—8 前泵蓋右端面 IT7 1.6 粗銑—精銑 表1—8 φ18mm孔 IT9 3.2 鉆—鉸 表1—7 φ28mm孔 IT9 3.2 粗擴—精擴 表1—7 φ5mm孔 IT9 3.2 鉆—鉸 表1—7 φ9mm孔 IT13 25 鉆 表1—7 卸荷槽側(cè)面 IT13 25 粗銑 表1—8 卸荷槽底面 IT13 25 粗銑 表1—8 圓孔倒角 IT13 25 锪 3.3加工階段的劃分 該前泵蓋加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段分成粗加工、半精加工階段、和精加工階段。 在粗加工階段，首先將精基準（前泵蓋右端面和φ28mm的孔）準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑前泵蓋大凸臺左端面、小凸臺左端面、卸荷槽內(nèi)側(cè)面、鉆φ9mm孔和底面和φ28mm孔的粗擴、圓孔倒角。在半精加工階段，完成φ18mm、φ5mm孔的鉆、鉸和φ28mm孔的精擴。精加工階段，進行前泵蓋右端面的精銑。 3.4工序的集中與分散 這里選用工序集中原則安排前泵蓋的加工工序。該前泵蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表之間的相對位置精度要求。 3.5工序順序的安排 3.5.1機械加工工序 （1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準——前泵蓋右端面和φ28mm孔。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面——前泵蓋右端面和φ28mm孔和前泵蓋左端面，后加工次要表面——小凸臺左端面、卸荷槽內(nèi)側(cè)表面和底面 （4）遵循“先面后孔”原則，先加工前泵蓋左右各端面，再加工φ28mm孔；先銑卸荷槽內(nèi)側(cè)和底面表面，再鉆、鉸φ18mm孔、φ9mm孔、φ5mm孔。 3.5.2輔助工序 在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述，該前泵蓋工序的安排順序為：基準加工—主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工—主要表面半精加工和次要表面加工—主要表面精加工。 3.6確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，下表列出了前泵蓋的工藝路線。 表3前泵蓋工藝路線及設(shè)備、工裝的選用 工序號 工序名稱 機床設(shè)備 刀具 量具 1 粗銑前泵蓋右端面、大凸臺左端面和小凸臺左端面 立式銑床X51 端銑刀 游標卡尺 2 精銑前泵蓋右端面 立式銑床X51 端銑刀 游標卡尺 3 鉆、鉸φ28mm孔 四面組合鉆床 麻花鉆、鉸刀 卡尺、塞規(guī) 4 锪φ28mm孔口倒角 四面組合鉆床 90°外錐面锪鉆 5 鉆、鉸φ18mm孔 四面組合鉆床 麻花鉆、鉸刀 內(nèi)徑千分尺 6 鉆φ9mm孔 四面組合鉆床 鉸刀 卡尺、塞規(guī) 7 鉆、鉸φ5mm孔 四面組合鉆床 麻花鉆、鉸刀 內(nèi)徑千分尺 8 锪φ5mm及φ18mm孔口倒角 四面組合鉆床 90°外錐面锪鉆 9 粗銑卸荷槽底面和側(cè)面 立式銑床X51 直柄鍵槽銑刀 卡規(guī)、深度游標卡尺 10 中檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 11 去毛刺 鉗工臺 平銼 12 清洗 清洗機 13 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 4加工余量、工序尺寸和公差的計算 4.1工序1和工序2—加工前泵蓋右端面和大、小凸臺左端面到設(shè)計尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的確定 第1、2道工序的加工過程為： 1）以大凸臺左端面B定位，粗銑前泵蓋右端面A，保證工序尺寸P； 2）以前泵蓋右端面定位，粗銑大凸臺左端面，保證工序尺寸P； 3）以大凸臺左端面定位，精銑前泵蓋右端面，保證工序尺寸P，達到零件圖設(shè)計尺寸的要求，即21mm。 由下面圖1所示加工方案，可找出全部工藝尺寸鏈，如圖2所示。求解各工序尺寸及公差順序如下： 圖1 圖2 從圖2（a）知，P=21mm； 從圖2（b）知，P=P+Z，其中Z為精加工余量，查表2-36確定Z=1mm,則P=（21+1）mm=22mm。由于工序尺寸P是在粗銑加工中保證的，查表1-20知，粗銑工序的經(jīng)濟加工精度等級可達到B面的最終加工要求—IT12，因此確定該工序尺寸公差為IT12，其公差值為0.35，故P=（220.175）mm； 從圖2（c）所示工序尺寸鏈知，P=P+Z，其中Z為粗銑余量，由于B面的加工余量是經(jīng)粗銑一次切除的，故Z應(yīng)等于B面的毛坯余量，即Z=2mm，P=（22+2）mm=24mm。由表1-20確定該粗銑工序的經(jīng)濟加工精度等級為IT13，其公差值為0.54mm，故P=（240.27）mm。 為驗證確定的工序尺寸及公差是否合理，還需對加工余量進行校核。 1）余量Z的校核 在圖2（b）所示尺寸鏈中Z是封閉環(huán)，故 Z=P-P=［22+0.175-（21-0.105）］mm=1.28mm Z=P-P=［22-0.175-（21+0.105）］mm=0.72mm 2）余量Z的校核 在圖2（c）所示尺寸鏈中Z是封閉環(huán)，故 Z=P-P=［24+0.27-（22-0.175）］mm=2.445mm Z=P-P=［24-0.27-（22+0.175）］mm=1.555mm 余量校核結(jié)果表明，所確定的工序尺寸公差是合理的。 將工序尺寸按“入體原則”表示：P=21mm，P=22.175mm，P= 24.27mm。 5工序7—鉆、鉸φ5mm孔切削用量的計算 5.1鉆孔工步 (1)背吃刀量的確定 取a=4.8mm (2)進給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.1mm/r。 (3)切削速度的計算 由表5-22，按工件材料HT30的條件選取，切削速度v可取為14m/min。由公式（5-1）n=1000v/（πd）可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=928.9r/min，參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=960 r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度v=nπd/1000=960 r/min×π×4.8㎜/1000=14.5m/min。 5.2鉸孔工步 (1)被吃刀量的確定 取a=0.2mm。 (2)進給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.4mm/r。 (3)切削速度的計算 由表5-31，切削速度v可取為4m/min.由公式（5-1）n=1000v/（πd）可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=254.7r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=272 r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度v=nπd/1000=272r/min×π×5mm/1000=4.2m/min。 將上述零件工藝規(guī)程設(shè)計的結(jié)果，填入工藝文件。 表4列出了前泵蓋零件的機械加工工藝過程； 表5列出了前泵蓋加工第7道工序的工序卡片。 表4機械加工工藝過程卡片 遼寧工程技術(shù)大學機械電子專業(yè)05-班 溫元滿 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 齒輪油泵 零件名稱 前泵蓋 共1頁 第1頁 材料 牌號 HT30 毛坯種類 鑄件 毛坯外形尺寸 138×90×25 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 序 號 工 序 名 稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 1 粗銑前泵蓋右端面、大凸臺左端面和小凸臺左端面 粗銑前泵蓋右端面、大凸臺左端面至22.175～21.825mm、R=6.5μm 立式銑床X51 端面銑刀、游標卡尺、專用夾具 2 精銑前泵蓋右端面 精銑前泵蓋右端面至21.105～20.895mm、R=1.6μm 立式銑床X51 端面銑刀、游標卡尺、專用夾具 3 鉆、鉸φ28mm孔 四面組合鉆床 擴孔鉆、卡尺、塞規(guī) 4 锪φ28mm孔口倒角 四面組合鉆床 外錐面锪鉆（90°） 5 鉆、鉸φ18mm孔 四面組合鉆床 麻花鉆、鉸刀、內(nèi)徑千分尺 6 鉆φ9mm孔 四面組合鉆床 鉸刀、卡尺、塞規(guī) 7 鉆、鉸φ5mm孔 四面組合鉆床 麻花鉆、鉸刀、內(nèi)徑千分尺 8 锪φ5mm及φ18mm孔口倒角 四面組合鉆床 外錐面锪鉆（90°） 9 粗銑卸荷槽底面和側(cè)面 立式銑床X51 直柄鍵槽銑刀、卡規(guī)、深度游標卡尺、專用夾具 10 中檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 11 清洗 清洗機 12 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 設(shè)計 （日期） 審 核 （日 期） 標 準 化 （日 期） 會 簽 （日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 表5機械加工工序卡片 遼寧工程技術(shù)大學 機械電子專業(yè)05-班溫元滿 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 齒輪油泵 零件名稱 前泵蓋 共1頁 第1頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 7 粗銑卸荷槽底面和側(cè)面 HT30 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄 件 138×90×25 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z525 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工 序 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削 速度 進給量 背吃刀量 進給 次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 鉆出φ5mm通孔 麻花鉆、內(nèi)徑千分尺 960 14.5 0.1 4.8 1 2 鉸φ5mm通孔 鉸刀、內(nèi)徑千分尺 272 4.2 0.4 0.2 1 設(shè) 計 （日期） 會 簽 （日期） 審 核 （日期） 標準化（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 6專用鉆床夾具設(shè)計 6.1夾具設(shè)計任務(wù) 已知：工件材料為HT30，毛坯為鑄件，所用機床為Z525型立式鉆床，規(guī)模為成批生產(chǎn)中的大批生產(chǎn)。試為該工序設(shè)計一鉆床夾具。 6.2確定夾具的定位方案 6.2.1確定定位元件 根據(jù)定位基準的選擇（大凸臺右端面和內(nèi)孔作為定位基準），選用一面雙銷（一個為短圓柱銷定位方案，另一個為短削邊銷）組合定位方案。平面限制工件三個自由度，短圓柱銷限制兩個自己度，短的削邊銷（菱形銷）限制一個自由度，由于不需要減小第二個銷子直徑，因此，轉(zhuǎn)角誤差較小。 6.2.2確定導(dǎo)向裝置 本工序要求對被加工孔依次進行鉆、鉸2個工步，最終達該到工序的加工要求，故選用快換鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件。 6.2.3確定加緊機構(gòu) 針對成批生產(chǎn)的工藝特征，及零件裝夾的可行性，此夾具選用轉(zhuǎn)動壓板多位夾緊機構(gòu)夾緊機構(gòu)。