齿轮泵泵体毕业设计.doc
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1、毕业设计(论文)课 题 名 称 齿轮泵泵体的设计院 系 机械制造系 专 业 机械设计与制造 班 级 10机设一班 学 号 1 学 生 姓 名 崔继常 指 导 教 师 张卧波 二O一三年 四 月二十日 济南职业学院 毕业论文(设计)任务书 课 题 名 称 齿轮泵泵体的设计系 部 : 机械制造系 专 业 : 机械设计与制造 姓 名 :崔继常 学 号 :1 指 导 教 师 : 张卧波 二O一三 年 四 月二十日 前言 齿轮泵是发动机中的润滑油泵,是液压系统中广泛采用的一种液压泵,可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵,而以外啮合齿轮泵应用最广,其设计与生产技术水平也最成熟,外啮合齿轮泵结构简单,加工方便,
2、体积小,重量轻而且有自吸能力,对油污污染不敏感,因而应用广泛。但由于运动部件与固定部件存在间隙,工作过程中必然存在泄漏,所以齿轮泵泵体的加工精度将直接会影响到齿轮泵的工作状况,因此加工精度要求较高,而最重要的影响因素是齿轮泵泵体的加工精度。为了减小泄漏量,提高齿轮泵工作效率,必须保证加工精度,减小间隙。近年来随着产量的不断增大,在齿轮泵向高压化、高可靠性方向发展的推动下,我国齿轮泵技术有了新的发展和突破。而齿轮泵泵体制造工艺设计合理与否将直接影响齿轮泵的工作效率。制定合理的泵体制造工艺设计是很重要的。齿轮泵壳体对两个孔的加工精度有很高的要求,壳体孔加工精度的高低将会影响齿轮泵的工作效率,若精度
3、达不到指定要求的话将会导致齿轮泵油液泄漏,达不到理想的润滑效果,如果用传统加工方法用通用车床和专用装备来加工的话,此种加工方法很难达到精度要求,所以可以从产品的设计、加工方法、工艺设备等方面进行改进,可以选用数控机床进行加工,即可以节省时间又可以提高生产效率。2 零件的测绘2.1 零件的基本尺寸 基本尺寸的测量长为114mm,宽为90mm,高为92mm,圆弧半径分别为R11;R22;R66孔直径分别为11; 7; 11;以及M8的螺纹孔2.2 孔轴配合2.2.1 有关尺寸的数据定义A 基本尺寸 :D.d B 实际尺寸 :C 极限尺寸 :.2.2.2 有关尺寸偏差和公差的术语和定义D 上偏差:对
4、孔:Es=-D 对轴:es= -d E 下偏差:对孔:EI=-D 对轴:ei=- dF 尺寸公差:对孔:=-=ESEI 对轴:=esei注意: .公差为正值,等于零则无意义 零值表示公差不存在,是不可能的。 极限偏差用于控制实际偏差,是判断加工 后零件尺寸合格性的依据。 公差的大小控制着同一批零件实际尺寸的差异程度。 对同一尺寸公差的大小反应其加工的难易程度。 即:加工精度的高低公差是制定加工工艺选择机床,刀具,夹具,量具的主要依据。而极限偏差则是调整机床时选择切削刀具与确定工件相对位置的依据。2.2.3 尺寸公差带 在尺寸公差带中代表上偏差和下偏差或最小极限尺寸,和最大极限尺寸的两条直线之间
5、所围成的区域。大小和位置是公差带的两要素。大小由尺寸公差确定,位置由基本偏差确定。2.2.3 间隙和过盈 轴和孔相互配合时,当孔尺寸减去相配合的尺寸所得代数差值为正值时是间隙。用Xa表示为负值时是过盈,用Ya表示。 配合是指基本尺寸相同且相互配合时孔和轴公差之间的位置关系。 间隙配合:其变动的最大最小间隙配合分别为: =ES-ei=EI-es则配合公差为: 过盈配合:其最大最小过盈分别为: 配合公差为: 过度配合:其最大过盈,间隙分别为:由上可知 配合公差与孔轴公差的关系为2.3 公差 指确定尺寸精确度等级,分为20个等级,用IT表示与阿拉伯数字,其中IT01精度最高IT08精度最低。 T=E
6、S(es)EI(ei) 且 T=IT 2.3.1 公差及极限偏差的运算 泵体内部两孔需要与座圈和齿轮轴配合,通过粗糙度样板比对确定,孔径的表面粗糙度为Ra0.8 上下表面的表面粗糙度为Ra0.4 ,前后表面的表面粗糙度为Ra3.2由机械制造技术查的孔的精度等级为IT8,选择基轴制。由公差与配合手册查得选用孔为44H8h7 极限间隙为Xmax=64 Xmax Xmin = Th + Ts =64由公差配合与测量查得 Th = 39 Ts = 250-0.025+0.0390由公差配合与测量查得 偏差为H8 h7 +0.0390 所以泵体内与座圈配合的孔为44 2.3.2 检验合格方法检验:已知D
7、a daDminDaDmax; dmindadmax;孔轴的实际尺寸合格该孔和轴装配后的实际间隙为Xs=Da-daXminXaXmax;该配合是符合要求的 2.3.2形位公差与误差1. 形位公差形位公差的研究对象是构成零件的点线面统称为几何要素 2. 公差带形状指公差带所具有的最小包容区域的形状 3. 公差带方向 指公差带的宽度方向,通常表示检测方向,由框格指引线箭头指示。4. 形位公差A.平面度 用以限制实际平面的形状误差,限制平面变动的区域是; 两平行平面形成的包容区域。 即:本零件的形状可知零件高为24.查公差配合与测量表3.8可知平面度为0.02B. 平行度公差配合与测量表3.6可知其
8、平行度为0.12.4 零件的作用题目给出的零件是液压齿轮泵的泵体,齿轮泵泵体在齿轮润滑系统中起支撑齿轮的作用,将两个齿轮装在壳体内,齿轮两侧有端盖,壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔。当齿轮旋转时轮齿相互啮合和脱开时,形成工作腔,将油液吸入和压出从而达到不断润滑油泵的作用,所以齿轮泵泵体在实现齿轮泵润滑过程中起着相当重要的作用,是整个润滑系统的承载基体,泵体制造精度对整个润滑系统有很大的影响,尤其是壳体上两个孔的精度要求比较的高,齿轮油泵在工作过程中存在着泄漏,其中齿轮外圆和壳体内孔间就是泄漏之一处,所以对壳体孔的加工精度有一定的精度要求。泵体的主要作用是支撑各传动轴,保证各轴之
9、间的中心距及平行度,并保证泵体部件与底座正确安装。因此泵体的加工质量,不但直接影响齿轮泵泵体的装配精度,而且还会影响齿轮泵的工作精度、使用性能和寿命。齿轮泵由装在泵体内的一对齿轮、泵体及齿轮端面上的两个端盖所组成。当电机带动主动齿轮旋转时,从动齿轮也跟着旋转。这时由泵体、两个端盖和齿轮三者所形成的吸油腔工作空间的容积,随齿轮旋转牙齿逐渐分离面增加,吸油腔形成真空,将油箱中的液体在外界大气压力作用下吸进吸油腔,然后通过两个齿轮的齿槽送到压油腔。在压油腔里随着牙齿逐渐啮合,压油腔工作空间逐渐减小,把油液挤出输送到压力管道上。如此,随着两啮合齿轮的旋转连续不断地从油箱吸入油液并输送出去,这就是齿轮泵
10、的工作原理。由此可见,齿轮泵的工作原理就是依靠两个互相隔离着的吸油腔与压油腔工作空间的容积变化进行工作的。2.5 绘制零件图2.5.1视图的选择 通过对零件作用的分析,发现该泵体上下面,左右面都有不对称的部分,所以仅用主、俯、左三个视图不能清晰的表达出零件的正确形状,所以应在主、俯、左视图的基础上加一个对底面C的向视图,绘制视图时,主视图选择阶梯剖视,左视图选择全部剖视,用以正确表达零件的具体形状,对零件进行测绘,并查阅有关标准将测绘结果绘制成零件二维图。为了更加准确的表示出泵体的各部分形状还要须画出一张三维图 3 零件的工艺分析 泵体零件图可知。此泵体是一个簿壁壳体零件,它的外表面上有四个平
11、面需要进行加工。支承孔系在前后端面上,各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为四组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。3.1 结构的工艺性 不同的材料用不同的制造方法,在制造过程中应避免一些问题,比如在铸造过程中要注意分型面要力求简单,避免起模发生困难,力求铸造件的壁厚均匀等。3.2 技术要求分析 零件由于是铸件要进行时效处理以消除残余应力,要改善造毛坯组织,起到消振作用及良好的耐磨性,获得零件使用的性能,铸件表面应光洁,不得有气孔、疏松等缺陷影响零件的工作性能,铸件飞边、毛刺要铲平。3.3 生产类型 根据齿轮泵泵体零件图,按照中批量生产纲领,加工对象可以周期性的进行交换,采用专用刀具和
12、量具,选用毛坯制造方法、机床种类、工具、加工和装配方法以及工艺过程要求。3.1.1 关于生产纲领 企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为生产领。产品的生产纲领确定后,就可以根据各种零件在该产品中的数量,备品及允许的废品来确定零件的生产纲领。根据车间具体情况,每次投入或产出的产品(或零件)数量,称为生产批量。生产纲领的大小对加工过程和生产组织起着重要的作用,它决定了各个工序所需的专业化和自动化的程度,决定了所选用的工艺方法和机床设备。零件的生产纲领可按下式计算 N=Qn(1+)式中 N 零件的年产量,单位为件/年; Q 产品的年生产量,单位为台/年; n 每台产品中,该零件的数量,单位为
13、件/年; 备品的百分率;废品的百分率。3.1.2 生产类型生产类型是指企业生产专业化程度的分类。一般分为单件小批量生产、中批生产和大批大量生产。单件小批量生产 产品品种很多,同一产品的产量很少,各个工作地的加工对象经常改变,而且很少重复生产。例如,新产品试制,工、夹、模具制造,重型机械制造,专用设备制造都属于这种类型。 中批生产 产品周期地成批生产,每种产品均有一定的数量,工作地的加工对象呈周期性的重复。例如,机床、机车、电机的制造常属中批生产。大批量生产 产品产量很大,大多数工作地按照一定的生产节拍(在流水生产中,相继完成两件制品之间的时间间隔)进行某种零件的某道工序的重复加工。例如汽车、拖
14、拉机、自行车、手表的制造常属大量生产。3.1.3 工艺特征 生产类型不同,产品和零件的制造工艺、所用设备及工艺装备、采取的技术措施、达到的技术经济效果也不同。在制订零件机械加工工艺规程时,先确定生产类型,在分析该零件的生产类型的工艺特征,以使所制订的工艺规程正确合理。随着科学技术的进步和人们生活水平的提高,产品更新换代的周期越来越短,产品的品种规格不断增加。因此,这就要求机械制造业能寻找到既能高效生产又能快速转产的“柔性”制造方法,而数控加工就是为了满足这种需要而发展起来的。3.4 确定毛坯的种类 根据零件材料确定毛坯铸件。并依其结构形状、尺寸大小和生产类型,毛坯的铸造方法选用金属模机器造型。
15、铸件尺寸公差等级采用CT9级。3.4.1 毛坯选择的原则 毛坯选择的原则,应在满足使用要求的前提下,尽可能地降低生产成本,使产品在市场上具有竞争能力。3.4.1.1工艺性原则 零件的使用要求决定了毛坯形状特点,各种不同的使用要求和形状特点,形成了相应的毛坯成形工艺要求。零件的使用要求具体体现在对其形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等外部质量,和对其化学成分、金属组织、力学性能、物理性能和化学性能等内部质量的要求上。对于不同零件的使用要求,必须考虑零件材料的工艺特性(如铸造性能、锻造性能、焊接性能等)来确定采用何种毛坯成形方法。例如,不能采用锻压成形的方法和避免采用焊接成形的方法来制造灰口铸铁零件
16、;避免采用铸造成形方法制造流动性较差的薄壁毛坯;不能采用普通压力铸造的方法成形致密度要求较高或铸后需热处理的毛坯;不能采用锤上模锻的方法锻造铜合金等再结晶速度较低的材料;不能用埋弧自动焊焊接仰焊位置的焊缝;不能采用电阻焊方法焊接铜合金构件;不能采用电渣焊焊接薄壁构件等等。选择毛坯成形方法的同时,也要兼顾后续机加工的可加工性。如对于切削加工余量较大的毛坯就不能采用普通压力铸造成形,否则将暴露铸件表皮下的孔洞;对于需要切削加工的毛坯尽量避免采用高牌号珠光体球墨铸铁和簿壁灰口铸铁,否则难以切削加工。一些结构复杂,难以采用单种成形方法成形的毛坯,既要考虑各种成形方案结合的可能性,也需考虑这些结合是否会
17、影响机械加工的可加工性。3.4.1.2 适应性原则 在毛坯成形方案的选择中,还要考虑适应性原则。既根据零件的结构形状、外形尺寸和工作条件要求,选择适应的毛坯方案。 零件的工作条件不同,选择的毛坯类型也不同。如机床主轴和手柄都是轴类零件,但主轴是机床的关键零件,尺寸形状和加工精度要求很高,受力复杂且在长期使用过程中只允许发生很微小的变形,因此要选用具有良好综合力学性能的45钢或40Cr,经锻造制坯及严格切削加工和热处理制成;而机床手柄则采用低碳钢圆棒料或普通灰口铸铁件为毛坯,经简单的切削加工即可完成,不需要热处理。再如内燃机曲轴在工作过程中承受很大的拉伸、弯曲和扭转应力,应具有良好的综合力学性能
18、,故高速大功率内燃机曲轴一般采用强度和韧性较好的合金结构钢锻造成形,功率较小时可采用球墨铸铁铸造成形或用中碳钢锻造成形。对于受力不大且为圆形曲面的直轴,可采用圆钢下料直接切削加工成形。3.4.1.3生产条件兼顾原则 毛坯的成形方案要根据现场生产条件选择。现场生产条件主要包括现场毛坯制造的实际工艺水平、设备状况以及外协的可能性和经济性,但同时也要考虑因生产发展而采用较先进的毛坯制造方法。 为此,毛坯选择时,应分析本企业现有的生产条件,如设备能力和员工技术水平,尽量利用现有生产条件完成毛坯制造任务。若现有生产条件难以满足要求时,则应考虑改变零件材料和(或)毛坯成形方法,也可通过外协加工或外购解决。
19、 因此我们通过以上的分析,结合我们的实际,我们决定采用铸件,来做我们的零件所用的毛坯。这样比较符合我们的这个零件的特点,也便于加工,提高效率。根据齿轮泵的工作状况,泵体要有好的耐热性和良好的减震性,要有好的铸造性能,需要进行人工时效处理,所以选择机铝合金,泵体外形较特殊,械加工很困难,所以采用较精密的毛坯制造方法,泵体选用熔模铸造,以最大限度的减少机械加工量。4 加工工艺4.1 孔和平面的加工顺序泵体类零件的加工应遵循先面后孔的原则:即先加工箱体上的基准平面,以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。泵体的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大,用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固,因而
20、容易保证孔的加工精度。其次,先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件,便于对刀及调整,也有利于保护刀具。4.2基准的选择在制定工艺规程时,基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。否则,不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。定位基准选择的正确与否,对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求,以及对零件各表面间的加工顺序都有很大影响,定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。4.2.1 粗基准的选择 在选择粗基准时,主要要求保证各加工面有足够的余量,并注意尽快获得精基准
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