齿轮油泵机械工艺工装课程设计.docx

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齿轮油泵机械工艺工装课程设计

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称机械制造装备设计

题目齿轮油泵箱体工艺设计

专业班级机械设计制造及其自动化

学生姓名袁耀辉学号33

指导老师谭立新

审批

任务书下达日期2014年12月25日

设计完成日期2015年1月4日

目录

任务书2

第1章零件分析4

1.1零件的作用：

4

1.2零件的工艺分析：

4

1.3零件的技术条件分析5

第2章选择毛坯、确定毛坯尺寸6

2.1选择毛坯6

2.2确定毛坯尺寸6

第3章加工工艺过程7

3.1基准的选择：

7

3.2热处理工序7

3.3表面加工方法的选择7

3.4制定工艺路线：

8

5工艺方案的比较与分析11

第4章工序设计12

4.1选择加工装备12

4.2选择刀具、量具及夹具12

（1）刀具和选择12

（2）量具的选择12

（3）夹具的选择12

4.3、确定切削用量13

4.4确定工序尺寸13

4.5确定时间定额13

第5章夹具设计14

5.1本工序的加工要求与应限制的自由度14

5.2确定定位方案及定位误差的分析与计算14

5.3夹紧方案的确定及夹紧装置的选择与设计14

5.4确定夹具的对刀（或导向）装置14

5.5夹具上其它装置的设计14

5.6夹具技术条件的制定15

5.7夹具的操作说明15

五、心得体会16

参考文献17

附录：

17

1、机械加工工艺过程卡17

2、机械加工工序卡20

3、夹具总装图21

任务书

设计内容与设计要求

一．设计内容

　1、设计机械加工工艺路线；

2、设计指定工序的专用夹具。

二．设计要求

　1、编制零件的机械加工工艺规程，填写工艺过程卡；

　2、按教师要求设计指定工序，填写工序卡；

3、设计指定工序专用夹具装配图；

4、撰写设计计算说明书。

生产类型：

中批

说明书内容

1.课程设计封面；

2.任务书（插入零件图）；

3.说明书目录；

4.设计计算过程；

5.参考文献；

6.总结与体会；

7.附录。

进度安排

第1天：

熟悉零件结构及加工要求；设计零件机加工工艺路线。

第2天：

填写工艺过程卡片。

第3天：

设计指定工序，填写工序卡片。

第4~9天：

设计指定工序的专用夹具，画出夹具装配图。

第10天：

整理设计说明书。

参考文献

　1、李洪主编《机械加工工艺手册》

　2、王绍俊主编《机械制造工艺设计手册》

3、倪小丹主编《机械制造技术基础》

　4、王益民主编《机械制造工艺课程设计指导书》

5、王永康主编《机械制造技术课程设计指导书》

6、杨黎明主编《机床夹具设计手册》

附零件图

第1章零件分析

1.1零件的作用：

齿轮泵是一种将机械能转换为液压能的能量转换装置。

适用于输送不含固体颗粒和纤维，无腐蚀性的高温液体，介质温度可达250℃，粘度为5-1500cst。

1.2分析零件的技术要求

在加工中孔φ22H8、φ32H7的同轴度、垂直度、位置度为加工关键，，是为了保证两壳体在安装的时候能严格正确的装配。

保证两齿轮在安保证两齿轮中心线平行，φ22H8、φ32H7同轴度要求使两孔中心线平行，安装齿轮后，齿轮工作平面与孔的平面平行。

1.2零件的工艺分析：

本零件可从零件图中可知,它有三组加工面,但是没有位置要求,还有五组孔,其中有两组孔有位置和精度。

 1、零件件底面，它是毛坯铸造出来之后等待加工的第一个面，此面将作为初基准，表面粗糙度为3.2。

根据表面粗糙度要求我们采取粗铣和半精铣的加工方式，即节省时间又能达到技术要求。

2、加工底面4个孔，它是以底面为基准而加工的，它将作为精基准完成以后的加工，为达到题目要求我们采取钻孔锪平上面的大孔并铰两个对角孔的工序过程。

3、按照先面后孔的加工理论，我们以地面为基面并采用两个支承钉来加工箱体内用数控铣床进行粗铣和精铣。

5、铣平箱体箱盖结合面

6、钻扩加工φ32H7轴承孔和φ22H8、16F7的轴孔。

7、加工φ8螺纹孔，采用钻、锪平，攻丝三步工序、以满足工艺要求。

8加工M6螺栓孔，采用钻、攻丝二步工序。

加工M6螺纹孔，由《机械加工工艺手册》查知底孔为φ5，

由以上工艺过成的完成，本零件也按要求加工完成。

1.3零件的技术条件分析

齿轮油泵箱体的主要加工部位有：

轴承支承孔、结合面、端面、底座（装配基面）、螺栓孔、螺纹孔，油道孔等。

对这些加工部位的技术要求有：

（1）油泵箱体、箱盖的上结合面与机体的底面垂直。

。

（2）油泵箱体结合面的表面粗糙度Ra值不超0.063mm。

（3）轴承支承孔的轴线必须与底面平行，其误差不得超过0.02。

（4）轴承支承孔的尺寸公差一般为H，表面粗糙度Ra小于6.3um。

（5）减速器箱体的底面是安装基准，保证精度为0.02mm。

第2章选择毛坯、确定毛坯尺寸

2.1选择毛坯

由零件要求可知，零件的材料为HT200，考虑到本零件在具体工作的受力情况，我们选择砂型铸造，足以满足要求，又因为零件是中批量生产，所以选择砂型铸造是提高效率节省成本的最佳方法。

铸件在铸造完成后有较高的内应力，所以必须采用人工时效的热处理方法在一定程度上消除铸件的内应力，以防止在加工过程中由于内应力的存在而造成零件变形，影响加工的尺寸精度。

同时还可以提高材料的切削加工性。

2.2确定毛坯尺寸

铸件的公差等级为IT8-10级，加工余量等级MA为H级。

故IT为10级，查文献表2-3,根据各表面的基本尺寸，确定各表面的毛坯余量0.5,毛坯总长宽高为135X120X110mm

第3章加工工艺过程

3.1基准的选择：

基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。

基面的选择正确与否，可以是加工质量的到保证，生产效率提高，否则，不但加工工艺过程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法进行，难以在工期内完成加工任务。

粗基准的选择对于本蜗轮箱体来说是至关重要的，对于一般零件而言，应以出加工的表面为粗基准，本零件正好符合要求，对于精基准而言，主要应考虑到基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算，本题目我们以的孔为精基准，基本满足要求。

（1）粗基准的选择：

对于一般零件以不加工表面作为粗基准是完全合理的。

而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。

根据这个基准选择原则，再结合零件，选择箱体底面的做为粗基准。

（2）精基准的选择：

精基准的选择主要应该考虑重合的问题在工艺过程中的具体选择。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。

选择精铣底面和精铣过的结合面做为精基准。

3.2热处理工序

机械加工前对铸件毛坯进行时效处理，时效处理硬度HBS187-220,时效处理的主要目的是消除铸件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能，这样可以提高毛坯进行加工的切削性能。

3.3表面加工方法的选择

表面加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法。

在选择时，一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的加工方法，即确定加工方案。

由于获得同一精度和粗糙度的加工方法往往有几种，在选择时除了考虑生产率要求和经济效益外，还应考虑工件材料的性质，工件的结构和尺寸，生产类型 ，具体生产条件等因素。

根据本零件的表面的精度和粗糙度要求选定的加工方法有，粗铣，半精铣底面，精铣底面，粗铣，精铣端面和孔，钻，绞，锪，攻丝等工序来加工孔。

3.4制定工艺路线：

制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

机械加工顺序的安排原则：

（1）基面先行

（2）先主后次

（3）先粗后精

（4）先面后孔

有些表面的最后精加工安排在部装或总装工程中进行，以保证较高的配合精度。

根据以上原则设计出涡轮减速器箱体的加工工艺路线:

工艺路线方案一

50

（1）粗铣底面

（2）半精铣底面

60

（1）锪φ22底座沉头孔

（2）钻φ11的底座螺栓孔

70

（1）粗铣箱体箱盖结合面

（2）精铣箱体箱盖结合面

80

精铣箱体底面

90

（1）粗铣底部油口平面

（2）精铣底部油口平面

100

（1）钻φ12F7的孔

（2）扩孔到φ15.8F7

（3）铰孔到φ16F7粗糙度1.6

110

（1）粗铣箱体内壁

（2）精铣箱体内壁

120

（1）粗铣轴承凸台面

（2）精铣轴承凸台面

130

（1）钻孔φ31.8H7的孔

（2）扩孔φ32H7的孔

（3）钻孔φ21.8H8的孔

（4）扩孔φ22H8的孔

140

（1）钻顶部φ8的油孔

（2）钻顶部Rp3/8的螺纹孔

（3）攻顶部Rp3/8的螺纹

150

（1）钻底部φ8的油孔

（2）钻底部Rp3/8的螺纹孔

（3）攻底部Rp3/8的螺纹

160

（1）钻轴承盖连接螺纹孔φ5

（2）攻轴承盖连接螺纹孔2XM6X15

170

（1）钻箱体箱盖连接螺纹孔φ4

（2）攻箱体箱盖连接螺纹孔2XM6X15

工艺路线方案二

50

（1）粗铣底面

（2）半精铣底面

60

（1）锪φ22底座沉头孔

（2）钻φ11的底座螺栓孔

70

（1）粗铣箱体箱盖结合面

（2）精铣箱体箱盖结合面

80

精铣箱体底面

90

（1）粗铣底部油口平面

（2）精铣底部油口平面

100

（1）钻φ12F7的孔

（2）扩孔到φ15.8F7

（3）铰孔到φ16F7粗糙度1.6

110

（1）粗铣箱体内壁

（2）精铣箱体内壁

120

（1）粗铣轴承凸台面

（2）精铣轴承凸台面

130

（1）粗铣孔φ31.8H7的孔

（2）精铣孔φ32H7的孔

（3）粗铣孔φ21.8H8的孔

（4）精铣孔φ22H8的孔

140

（1）钻顶部φ8的油孔

（2）钻顶部Rp3/8的螺纹孔

（3）攻顶部Rp3/8的螺纹

150

（1）钻底部φ8的油孔

（2）钻底部Rp3/8的螺纹孔

（3）攻底部Rp3/8的螺纹

160

（1）钻轴承盖连接螺纹孔φ5

（2）攻轴承盖连接螺纹孔2XM6X15

170

（1）钻箱体箱盖连接螺纹孔φ4

（2）攻箱体箱盖连接螺纹孔2XM6X15

5工艺方案的比较与分析

方案一加工相对方案二复杂，但是从中批量生产的经济角度出发，一方案经济。

能更好的降低成本。

所以选择一方案。

第4章工序设计

4.1选择加工装备

由于生产类型为中批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量数控机床，其生产方式以通用机床通用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。

4.2选择刀具、量具及夹具

（1）刀具和选择

选择硬质合金铣刀直径D=8mm。

。

（2）量具的选择

本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。

根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：

选择加工面的量具：

用分度值为，以及读数值为0.01mm测量范围0～125mm的游标长尺测量。

（3）夹具的选择

由于工件为中批生产且箱体结果复杂，加工要求较高，所以选用专用夹具，宜用简单的手动加紧装置。

钢套的轴向刚度比径向的刚度好，因此应该指向限位台阶面。

根据具体情况采用螺旋夹紧机构。

在夹紧机构中，结构形式变化最多的是螺旋压板机构。

螺旋压板机构有四种典型结构。

移动压板，回转压板。

螺旋钩形压板机构。

其特点是结构紧凑，使用方便。

当钩形压板妨碍工件的装卸时，可采用自动回转形压板，它避免了用手动钩形压板的麻烦。

4.3、确定切削用量

本工序为铣油口端面。

已知工件材料为HT200，选择硬质合金铣刀直径D=8mm。

1.确定进给量f

根据资料所知，粗铣进给量f=2mm

2.选择铣刀磨损标准及耐用度

根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.5mm，耐用度T=300min。

3.确定主轴速度

根据经验选择粗铣切削速度为2388r/min精铣转速3184r/min

4.4确定工序尺寸

根据加工长度的为15mm，毛坯的余量为4mm，粗加工的量为3mm。

根据《机械工艺手册》表2.3-21加工的直径为26的原形面，经粗加工后的加工余量为1mm。

粗加工精加工各一次即可。

4.5确定时间定额

计算基本工时T由零件图可知铣削长度分别为186mm和148mm，根据公式T=L/f，式中L=l+y+△,l=186mm，根据《切削用量简明手册》得，y+△=380mm，f=300mm/min，故T=0.73min，所以总工时为T=5min。

第5章夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

本次专用夹具设计的任务是，设计用铣床铣直径26的油口端面的专用夹具，即铣床夹具。

具体设计内容和要求应以任务和齿轮油泵箱体机械加工工艺规程为依据。

5.1本工序的加工要求与应限制的自由度

本工序加工的是一个底面，根据零件图所示，底面没有垂直度要求也没有平行度要求，但表面粗糙度要求为Ra6.3，本工序是为以后的加工工序作基准的，所以应该精加工才能达到要求。

加工底面应该限制五个自由度。

5.2确定定位方案及定位误差的分析与计算

由零件图可知，油口平面既没有垂直度要求又没有平行度要求，出于定位简单和快速的考虑，选择箱体底面的表面为基准定位面，因为定位面为加工表面，所以选择平头支承钉来支承定位。

两端面辅助定位和夹紧方向。

因为本工序是以一个不加工表面定位的，定位精度不是要求很高，根据零件图中的要求可知本道工序铣面的位置精度要求不高，所以定位误差要求不高。

5.3夹紧方案的确定及夹紧装置的选择与设计

为了便于加工，用组合定位方式，为了提高生产率，决定选择对刀块。

本道工序所需的夹具压紧力不大，且其主要的作用是做到定位，故使用手动夹紧。

为了提高生产力，使用螺旋夹紧机构，并采用压板压紧

5.4确定夹具的对刀（或导向）装置

根据零件图中的要求可知，本工序只有一个方向的加工要求，所以选用圆形对刀块，查《机床夹具手册》选择JB/T8031.1-1999规格为25mm的圆形对刀块。

5.5夹具上其它装置的设计

支承钉是根据《机床夹具手册》选择规格为6mm的C类支承钉，压板选择普通常用的板材，其它连接螺钉根据GB要求选择。

5.6夹具技术条件的制定

本夹具总体来说加工精度不是很高，只要保证了加工面的表面粗糙度即可，夹具总装配图上应标注的尺寸有

 工件与定位元件间的联系尺寸， 夹具与刀具的联系寸，夹具与机床联接部分的尺寸，夹具内部的联系尺寸及关键件配合寸，夹具外形轮廓尺寸。

2）确定夹具技术条件在装配图上需要标出与工序尺寸精度直接有关的下列各有关夹具元件之间的相互位置精度要求。

①定位元件之间的相互位置要求。

②定位元件与联接元件或找正基面间的相互位置精度要求。

③对刀元件与联接元件间的相互位置精度要求。

④定位元件与导向元件的位置精度要求。

5.7夹具的操作说明

本工序采用压板作为夹紧元件。

夹紧工件时，只要将螺杆拧紧推动压板即可实现工件的夹紧；加工完成时，只要将螺杆拧松带动压板，压板离开工件取出工件即可。

该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。

在设计夹具时,考虑到提高劳动率。

为此,夹紧时采用加力杆来转动螺杆带动压板,以便装卸。

本夹具总体的感觉还比较紧凑。

五、心得体会

这次的课程设计在老师和同学们帮助下，让我顺利的解决了这些问题，也让我顺利的完成了这次的课程设计。

在设计夹具时，应该先对零件的被加工面进行分析，应限制那些自由度，再来选取定位元件，在设计夹紧元件或夹紧装置时，应考虑到零件加工方便，对于对刀及引导元件、夹具体组成、连接元件、其他元件或装置的设计，根据零件和外形和尺寸要求设计，只要不对零件加工进行干涉就行。

然后根据零件所要求的形状、尺寸等来确定和设计毛坯的形状和尺寸。

过程虽然艰辛但是结果是美好的，然后也要感谢同学的配合和小组的努力，最后重点感谢谭立新老师的关心于支持。

。

参考文献

1、倪小丹、杨继荣、熊运昌主编《机械制造技术基础》北京，清华大学出版社，2007

2、倪森寿主编《机械制造工艺与装配习题集与课程设计指导书》北京，化学工业出版社，2003

3、吴拓、方琼珊主编《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导书》北京，机械工艺出版社，2005

4、王启平主编《机械制造工艺学》哈尔滨，哈尔滨工业大学出版1999

5、《机床夹具设计手册》上海，上海科学技术出版社，第二版，1987

6、《互换性与技术测量基础》胡凤兰主编，高等教育出版社，2010

附录：

1、机械加工工艺过程卡

湖南工程学院

机械加工工艺过程卡片

产品型号

零件图号

产品名称

齿轮油泵

零件名称

齿轮油泵箱体

材料牌号

HT200

毛坯种类

铸件

毛坯尺寸

135×120×110

每坯件数

1

每台件数

1

工

序

号

工序内容

加工

车间

设备

夹具

刀具

量具

单件工时

（min）

名称

型号

名称

代号

名称

规格

名称

规格

10

铸造毛坯

铸造区

游标卡尺

0—125

20

人工时效

热处理区

30

去除表面余沙

表面处理区

抛丸机床

40

非加工表面刷防锈漆

喷漆区

50

（1）粗铣底面

铣削车间

铣床

X5040

专用夹具

立铣刀

Φ25

游标卡尺

0—125

（2）半精铣底面

铣削车间

铣床

X5040

专用夹具

立铣刀

φ25

游标卡尺

0—125

60

（1）锪φ22底座沉头孔

钻销车间

钻床

Z5140

专用夹具

立铣刀

游标卡尺

0—125

（2）钻φ11的底座螺栓孔

钻销车间

钻床

Z5140

专用夹具

麻花钻

φ11

游标卡尺

0—125

70

（1）粗铣箱体箱盖结合面

铣削车间

铣床

X5040

专用夹具

面铣刀

Φ25

游标卡尺

0—125

（2）精铣箱体箱盖结合面

铣削车间

铣床

X5040

专用夹具

面铣刀

Φ25

80

精铣箱体底面

铣削车间

铣床

X5040

专用夹具

立铣刀

Φ25

90

（1）粗铣底部油口平面

铣削车间

铣床

X5040

专用夹具

立铣刀

Φ10

18—35

（2）精铣底部油口平面

铣削车间

铣床

X5040

专用夹具

立铣刀

Φ8

游标卡尺

0—125

100

（1）钻φ12F7的孔

钻销车间

钻床

Z512B

专用夹具

麻花钻

φ12

游标卡尺

0—125

（2）扩孔到φ15.8F7

钻销车间

钻床

Z512B

专用夹具

镗刀

Φ16

游标卡尺

0—125

（3）铰孔到φ16F7粗糙度1.6

钻销车间

钻床

Z512B

专用夹具

绞刀

φ16

游标卡尺

0-125

110

（1）粗铣箱体内壁

铣销车间

数控铣床

XK6036

专用夹具

立铣刀

Φ8

游标卡尺

0—125

（2）精铣箱体内壁

铣削车间

数控铣床

XK6036

专用夹具

立铣刀

Φ6

游标卡尺

0-125

120

（1）粗铣轴承凸台面

铣削车间

数控铣床

XK6036

专用夹具

立铣刀

Φ25

游标卡尺

0—125

（2）精铣轴承凸台面

铣削车间

数控铣床

XK6036

专用夹具

立铣刀

Φ25

游标卡尺

0—125

130

（1）钻孔φ31.8H7的孔

钻销车间

摇臂钻床

Z3032

专用夹具

直柄麻花钻

φ32

游标卡尺

0—125

（2）扩孔φ32H7的孔

钻销车间

摇臂钻床

Z3032

专用夹具

直柄麻花钻

φ32

游标卡尺

0—125

（3）钻孔φ21.8H8的孔

钻销车间

摇臂钻床

Z3032

专用夹具

直柄麻花钻

Φ22

塞规

18—35

（4）扩孔φ22H8的孔

钻销车间

摇臂钻床

Z3032

专用夹具

直柄麻花钻

Φ22

塞规

18—35

140

（1）钻顶部φ8的油孔

钻销车间

钻床

Z3032

专用夹具

直柄麻花钻

φ8

游标卡尺

0—125

（2）钻顶部Rp3/8的螺纹孔

钻销车间

钻床

Z3032

专用夹具

直柄麻花钻

Rp3/8

游标卡尺

0—125

（3）攻顶部Rp3/8的螺纹

钻销车间

钻床

Z3032

专用夹具

攻丝刀

Rp3/8

游标卡尺

0—125

150

（1）钻底部φ8的油孔

钻销车间

钻床

Z3032

专用夹具

直柄麻花钻

φ8

游标卡尺

0—125

（2）钻底部Rp3/8的螺纹孔

钻销车间

钻床

Z3032

专用夹具

直柄麻花钻

Rp3/8

游标卡尺

0—125

（3）攻底部Rp3/8的螺纹

钻销车间

钻床

Z3032

专用夹具

攻丝刀

Rp3/8

游标卡尺

0—125

160

（1）钻轴承盖连接螺纹孔φ5

钻销车间

钻床

Z5140

专用夹具

直柄麻花钻

Φ5

游标卡尺

0—125

（2）攻轴承盖连接螺纹孔2XM6X15

钻销车间

钻床

Z5140

专用夹具

丝锥

M6

游标卡尺

0—125

170

（1）钻箱体箱盖连接螺纹孔φ4

钻销车间

钻床

Z3032

专用夹具

直柄麻花钻

φ4

游标卡尺

0—125

（2）攻箱体箱盖连接螺纹孔2XM6X15

钻销车间

钻床

Z3032

专用夹具

攻丝刀

M6

游标卡尺

0—125

设计

冉杰

指导教师

谭立新老师

共1页

第1页

2、机械加工工序卡

机械加工工序卡片

湖南工程学院

机械加工工序卡片

零件名称

工序名称

工序号

粗铣+精铣箱体内壁

涡轮减速器箱体

铣

110

材料名称

材料牌号

设备名称

设备编号

夹具名称

夹具编号

额定时间

共页

灰铸铁

HT200

卧式铣床

X6036

专用夹具

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