K124-齒輪泵前泵蓋 工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)【六邊形圓頭】[含高清CAD圖工序卡說明書]

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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(jìn)行封閉，保證油泵的密封性和內(nèi)部環(huán)境的清潔，并對(duì)內(nèi)部零件起到了支撐作用，同時(shí)，為解決齒輪泵的困油現(xiàn)象,通常在泵蓋上開設(shè)對(duì)稱的卸荷槽,或向低壓側(cè)方向開設(shè)不對(duì)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?yàn)橛屠Ф鸬臎_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(jí) 表面粗糙度Ra/μm 形位公差/mm 大凸臺(tái)左端面 21 IT12 6.5 小凸臺(tái)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(duì)其精度要求較低，而內(nèi)表面需要和其他零件進(jìn)行配合，故對(duì)其精度要求較高，這是保證油泵密封性的重要手段。同時(shí)，與支撐齒輪的軸的孔的要求也較高，有粗糙度的要求，同時(shí)還有配合精度的要求。 綜上所述，該零件的各項(xiàng)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(gè)凸起的臺(tái)上，這樣，不但可以適當(dāng)?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(gè)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(tái)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(jī)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(duì)要求較高，但在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)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(duì)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(jì)題目可知：N=5000臺(tái)/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(jī)械性能方面考慮，是合理的。 2.2確定毛坯尺寸公差和機(jī)械加工余量 參見課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第二章第二節(jié)，鑄件的尺寸公差和機(jī)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(jī)械加工余量，應(yīng)先確定以下各項(xiàng)因素： （1）毛坯鑄件的公差等級(jí) 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(jí)為８～10，這里取8級(jí)。 （2）毛坯鑄件的機(jī)械加工余量等級(jí) 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(jī)械加工余量等級(jí)為Ｄ～Ｆ，這里取E級(jí)。 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(jí)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(jī)械加工余量 根據(jù)查表得到的毛坯加工余量等級(jí)為E，以及由零件圖得到的，最終機(jī)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(jī)械加工余量為1.1mm。 2.2.3確定毛坯尺寸 根據(jù)最終機(jī)械加工后的成型零件尺寸（即零件圖中所標(biāo)注的尺寸），及已經(jīng)確定的毛坯鑄件的機(jī)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(duì)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(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先選定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。 3.1.1精基準(zhǔn)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(zhǔn)，零件上其余需加工表面都可以采用他們進(jìn)行加工，即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。選擇前泵蓋的右端面為精基準(zhǔn)，能保證凸臺(tái)各端面和泵蓋左端面的工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合，可以避免基準(zhǔn)不重合誤差；選擇孔φ28mm的軸線作為精基準(zhǔn)，可以使φ8mm和卸荷槽都能滿足基準(zhǔn)重合，有利于提高加工精度。 3.1.2粗基準(zhǔn)的選擇 作為粗基準(zhǔn)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(tái)左端面和R34外半圓側(cè)面為粗基準(zhǔn)。采用R34外半圓側(cè)面定位可保證孔的左右對(duì)稱；采用前泵蓋大凸臺(tái)左端面作粗基準(zhǔn)加工右端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。 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(jí) 表面粗糙度Ra/μm 加工方案 備注 大凸臺(tái)左端面 IT12 6.5 粗銑 表1—8 小凸臺(tái)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?jǐn)U—精擴(kuò) 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(zhǔn)（前泵蓋右端面和φ28mm的孔）準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)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(tái)左端面、小凸臺(tái)左端面、卸荷槽內(nèi)側(cè)面、鉆φ9mm孔和底面和φ28mm孔的粗?jǐn)U、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(kuò)。精加工階段，進(jìn)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(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)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(shí)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(duì)位置精度要求。 3.5工序順序的安排 3.5.1機(jī)械加工工序 （1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)——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(tái)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(yàn)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?yàn)椋夯鶞?zhǔn)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(hào) 工序名稱 機(jī)床設(shè)備 刀具 量具 1 粗銑前泵蓋右端面、大凸臺(tái)左端面和小凸臺(tái)左端面 立式銑床X51 端銑刀 游標(biāo)卡尺 2 精銑前泵蓋右端面 立式銑床X51 端銑刀 游標(biāo)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(biāo)卡尺 10 中檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 11 去毛刺 鉗工臺(tái) 平銼 12 清洗 清洗機(jī) 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(jì)算 4.1工序1和工序2—加工前泵蓋右端面和大、小凸臺(tái)左端面到設(shè)計(jì)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(tái)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(tái)左端面，保證工序尺寸P； 3）以大凸臺(tái)左端面定位，精銑前泵蓋右端面，保證工序尺寸P，達(dá)到零件圖設(shè)計(jì)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(jì)加工精度等級(jí)可達(dá)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(jì)加工精度等級(jí)為IT13，其公差值為0.54mm，故P=（240.27）mm。 為驗(yàn)證確定的工序尺寸及公差是否合理，還需對(duì)加工余量進(jìn)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(jì)算 5.1鉆孔工步 (1)背吃刀量的確定 取a=4.8mm (2)進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.1mm/r。 (3)切削速度的計(jì)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(shí)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(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.4mm/r。 (3)切削速度的計(jì)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(shí)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(jì)的結(jié)果，填入工藝文件。 表4列出了前泵蓋零件的機(jī)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(jī)械加工工藝過程卡片 遼寧工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械電子專業(yè)05-班 溫元滿 機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào) 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(hào) 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(tái) 件 數(shù) 1 備 注 工 序 號(hào) 工 序 名 稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時(shí) 準(zhǔn)終 單件 1 粗銑前泵蓋右端面、大凸臺(tái)左端面和小凸臺(tái)左端面 粗銑前泵蓋右端面、大凸臺(tái)左端面至22.175～21.825mm、R=6.5μm 立式銑床X51 端面銑刀、游標(biāo)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(biāo)卡尺、專用夾具 3 鉆、鉸φ28mm孔 四面組合鉆床 擴(kuò)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(biāo)卡尺、專用夾具 10 中檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 11 清洗 清洗機(jī) 12 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 設(shè)計(jì) （日期） 審 核 （日 期） 標(biāo) 準(zhǔn) 化 （日 期） 會(huì) 簽 （日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 表5機(jī)械加工工序卡片 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 機(jī)械電子專業(yè)05-班溫元滿 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào) 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(hào) 工序名稱 材 料 牌 號(hào) 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(tái) 件 數(shù) 鑄 件 138×90×25 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 立式鉆床 Z525 1 夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號(hào) 工位器具名稱 工序工時(shí) 準(zhǔn)終 單件 工步號(hào) 工 序 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削 速度 進(jìn)給量 背吃刀量 進(jìn)給 次數(shù) 工步工時(shí) r/min m/min mm/r mm 機(jī)動(dòng) 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(jì) （日期） 會(huì) 簽 （日期） 審 核 （日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 6專用鉆床夾具設(shè)計(jì) 6.1夾具設(shè)計(jì)任務(wù) 已知：工件材料為HT30，毛坯為鑄件，所用機(jī)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(jì)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(zhǔn)的選擇（大凸臺(tái)右端面和內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)），選用一面雙銷（一個(gè)為短圓柱銷定位方案，另一個(gè)為短削邊銷）組合定位方案。平面限制工件三個(gè)自由度，短圓柱銷限制兩個(gè)自己度，短的削邊銷（菱形銷）限制一個(gè)自由度，由于不需要減小第二個(gè)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(duì)被加工孔依次進(jìn)行鉆、鉸2個(gè)工步，最終達(dá)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(jī)構(gòu) 針對(duì)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(dòng)壓板多位夾緊機(jī)構(gòu)夾緊機(jī)構(gòu)。