齿轮泵前泵盖机械加工设计

1齿轮泵前泵盖的工艺分析及生产类型的确定

1.1齿轮泵前泵盖的用途

齿轮泵前泵盖和后泵盖一起将油泵整体进行封闭，保证油泵的密封性和内部环境的清洁，并对内部零件起到了支撑作用，同时，为解决齿轮泵的困油现象,通常在泵盖上开设对称的卸荷槽,或向低压侧方向开设不对称卸荷槽,吸液侧采用锥形卸荷槽,排液侧为矩形卸荷槽，避免因为油困而引起的冲击和噪声，延长了元件的使用寿命，提高了工作效率。

1.2齿轮泵前泵盖的技术要求

按表1-1形式将齿轮泵前泵盖的技术要求列于下表中。

整体来讲，齿轮泵前泵盖的结构比较复杂，由于外表面不用于安装配合，故对其精度要求较低，而内表面需要和其他零件进行配合，故对其精度要求较高，这是保证油泵密封性的重要手段。同时，与支撑齿轮的轴的孔的要求也较高，有粗糙度的要求，同时还有配合精度的要求。

综上所述，该零件的各项技术要求制订的较合理，符合盖零件的装配要求。

1.3审查齿轮泵前泵盖的工艺性

分析零件图可知，前泵盖的两端面还有轴孔以及卸荷槽均要求切削加工，而两齿轮所在轴的孔只放在了一个凸起的台上，这样，不但可以适当的减少精加工的面积，而且还提高了其接触刚度；由于各个孔的端面都是平面，可以防止加工过程中钻头偏钻，保证孔的加工精度；另外，该零件除了主要的加工表面（前泵盖凸台的端面，前泵盖的内端面和孔的表面等）精度要求较高，其他的表面加工精度都比较低，不需要高精度的机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以满足加工要求；主要表面虽然加工精度相对要求较高，但在正常的生产条件下，采用较经济的方法就可以保质保量的加工出来。此外，该零件的整体结构比较对称，也方便加工。由此可见，该零件的工艺性较好。

1.4确定齿轮泵前泵盖的生产类型

依设计题目可知：N=5000台/年

所以根据表1-3、1-4确定生产类型为成批生产（大批）。

2确定毛坯、绘制毛坯简图

2.1选择毛坯

该零件材料为ＨＴ20-40，考虑到零件的形状、结构以及材料，选择毛坯为铸件较适宜，由于零件年产量为5000件，属于成批生产中的大批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用金属型铸造。这从提高生产率，保证铸件精度、表面质量与机械性能方面考虑，是合理的。

2.2确定毛坯尺寸公差和机械加工余量

参见课程设计指导书第二章第二节，铸件的尺寸公差和机械加工余量可分别由表2-3和2-4查得，但要确定毛坯的尺寸公差与机械加工余量，应先确定以下各项因素：

（1）毛坯铸件的公差等级

该值由铸件的成型方法和材料确定，成型方法已确定为金属型铸造，材料为灰铸铁，由表2-1查得铸件的尺寸公差等级为８～10，这里取8级。（2）毛坯铸件的机械加工余量等级

同样根据铸件的成型方法和材料来确定，成型方法已确定为金属型铸造，材料为灰口铸铁，则可通过表2-5查得机械加工余量等级为Ｄ～Ｆ，这里取E级。

2.2.1确定毛坯尺寸公差

根据查表得到的毛坯铸件公差等级为8，以及由零件图得知，毛坯铸件基本尺寸大致处于100至160之间，由表2-3查得毛坯铸件的尺寸公差为

1.8mm。

2.2.2确定机械加工余量

根据查表得到的毛坯加工余量等级为E，以及由零件图得到的，最终机械加工后铸件的最大轮廓尺寸处于100至160之间，由表2-4查得铸件的机械加工余量为1.1mm。

2.2.3确定毛坯尺寸

根据最终机械加工后的成型零件尺寸（即零件图中所标注的尺寸），及已经确定的毛坯铸件的机械加工余量和尺寸公差，可确定毛坯铸件的基本尺寸为成型零件基本尺寸加上（1.1+1.8/2=2.0mm）。(单边余量，且只针对待加工面而言)。由此可得，毛坯的尺寸为长×宽×高=138×90×25。

2.3绘制毛坯简图

毛坯简图如下图所示。

3拟定前泵盖工艺路线

3.1定位基准的选择

定位基准有粗基准和精基准之分，通常先选定精基准，然后再确定粗基准。

3.1.1精基准的选择

根据该前泵盖零件的技术要求和装配要求，选择前泵盖右端面和孔φ28mm轴线作为精基准，零件上其余需加工表面都可以采用他们进行加工，即遵循了“基准统一”原则。选择前泵盖的右端面为精基准，能保证凸台各端面和泵盖左端面的工序基准和定位基准重合，可以避免基准不重合误差；选择孔φ28mm的轴线作为精基准，可以使φ8mm和卸荷槽都能满足基准重合，有利于提高加工精度。

3.1.2粗基准的选择

作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其它表面缺欠。这里选择前泵盖大凸台左端面和R34外半圆侧面为粗基准。采用R34外半圆侧面

定位可保证孔的左右对称；采用前泵盖大凸台左端面作粗基准加工右端面，

可以为后续工序准备好精基准。

3.2表面加工方法的确定

根据前泵盖零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工工件各表面的加工方法如下表所示。

3.3加工阶段的划分

该前泵盖加工质量要求较高，可将加工阶段分成粗加工、半精加工阶段、和精加工阶段。

在粗加工阶段，首先将精基准（前泵盖右端面和φ28mm的孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣前泵盖大凸台左端面、小凸台左端面、卸荷槽内侧面、钻φ9mm孔和底面和φ28mm孔的粗扩、圆孔倒角。在半精加工阶段，完成φ18mm、φ5mm 孔的钻、铰和φ28mm孔的精扩。精加工阶段，进行前泵盖右端面的精铣。

3.4工序的集中与分散

这里选用工序集中原则安排前泵盖的加工工序。该前泵盖的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表之间的相对位置精度要求。

3.5工序顺序的安排

3.5.1机械加工工序

（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——前泵盖右端面和φ28mm孔。

（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——前泵盖右端面和φ28mm孔和前泵盖左端面，后加工次要表面——小凸台左端面、卸荷槽内侧表面和底面

（4）遵循“先面后孔”原则，先加工前泵盖左右各端面，再加工φ28mm 孔；先铣卸荷槽内侧和底面表面，再钻、铰φ18mm孔、φ9mm孔、φ5mm 孔。

3.5.2辅助工序

在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。

综上所述，该前泵盖工序的安排顺序为：基准加工—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确定工艺路线

在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了前泵盖的工艺路线。

表3前泵盖工艺路线及设备、工装的选用

4加工余量、工序尺寸和公差的计算

4.1工序1和工序2—加工前泵盖右端面和大、小凸台左端面到设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定

第1、2道工序的加工过程为：

1）以大凸台左端面B定位，粗铣前泵盖右端面A，保证工序尺寸P

1

；

2）以前泵盖右端面定位，粗铣大凸台左端面，保证工序尺寸P

2

；

3）以大凸台左端面定位，精铣前泵盖右端面，保证工序尺寸P

3

，达到

零件图设计尺寸的要求，即21+

-105

.0

105

.0

mm。

由下面图1所示加工方案，可找出全部工艺尺寸链，如图2所示。求解各工序尺寸及公差顺序如下：

图1

图2

从图2（a）知，P3=21+

-105

.0

105

.0

mm；

从图2（b）知，P

2=P

3

+Z

3

，其中Z3为精加工余量，查表2-36确定Z

3

=1mm,

则P

2=（21+1）mm=22mm。由于工序尺寸P

2

是在粗铣加工中保证的，查表1-20

知，粗铣工序的经济加工精度等级可达到B面的最终加工要求—IT12，因此确定该工序尺寸公差为IT12，其公差值为0.35，故P

2

=（22±0.175）mm；

从图2（c）所示工序尺寸链知，P

1=P

2

+Z

2

，其中Z

2

为粗铣余量，由于

B 面的加工余量是经粗铣一次切除的，故Z 2应等于B 面的毛坯余量，即Z 2=2mm ，P 1=（22+2）mm=24mm 。由表1-20确定该粗铣工序的经济加工精度等级为IT13，其公差值为0.54mm ，故P 1=（24±0.27）mm 。

为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。 1）余量Z 3的校核 在图2（b ）所示尺寸链中Z 3是封闭环，故

Z max 3=P ma x 2-P min 3=［22+0.175-（21-0.105）］mm=1.28mm Z min 3=P min 2-P max 3=［22-0.175-（21+0.105）］mm=0.72mm

2）余量Z 2的校核 在图2（c ）所示尺寸链中Z 2是封闭环，故

Z max 2=P m a x 1-P min 2=［24+0.27-（22-0.175）］mm=2.445mm Z min 2=P min 1-P max 2=［24-0.27-（22+0.175）］mm=1.555mm

余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。

将工序尺寸按“入体原则”表示：P 3=21+-105.0105.0mm ，P 2=22.1750

35.0-mm ，P 1= 24.27054.0-mm 。

5工序3—粗铣卸荷槽底面和侧面切削用量的计算

本工序分为两个工步，工步1是以左凸台端面定位，在卸荷槽过度圆弧处钻深为1.5的盲孔；工步2是以左凸台端面从工步1钻好的盲孔开始，沿卸荷槽长度方向运动铣出全部长度及两外一侧的过度圆弧（两次走刀）。 5.1工步1的切削用量的计算

5.1.1背吃刀量的确定

取a p =10mm

5.1.2进给量的确定

由表5-14，选取此工步的每齿进给量f=0.03mm/z 。

5.1.3铣削速度的计算

由表5-15，按直径d=10，槽宽为10，每齿进给量f=0.03mm/z ，可选取38m/min 。由公式5-1，n=1000v/（πd ）可求得该工序铣刀转速n=1210.9r/min ，参照表4-15所列X51型立式铣床主轴转速，取转速

n=1225r/min，再将此转速带入公式5-1中，可求出该工序的实际铣削速度v=nπd/1000=38.5m/min。

5.2工步2的切削用量的计算

5.2.1背吃刀量的确定

取第一次走刀a

p =1.0mm。第二次走刀a

p

=0.5mm。

5.2.2进给量的确定

由表5-14，选取此工步的每齿进给量f=0.03mm/z。

5.2.3铣削速度的计算

由表5-15，按直径d=10，槽宽为10，每齿进给量f=0.03mm/z，可选取38m/min。由公式5-1，n=1000v/（πd）可求得该工序铣刀转速n=1210.9r/min，参照表4-15所列X51型立式铣床主轴转速，取转速n=1225r/min，再将此转速带入公式5-1中，可求出该工序的实际铣削速度v=nπd/1000=38.5m/min。

将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。

表4列出了前泵盖零件的机械加工工艺过程；

表5列出了前泵盖加工第3道工序的工序卡片。

表4机械加工工艺过程卡片

表5机械加工工序卡片