齿轮泵泵体毕业设计.docx

1、齿轮泵泵体毕业设计毕业设计（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 201009021101 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 ：201009020101 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，

2、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，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

3、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 ：.

4、2.2.2 有关尺寸偏差和公差的术语和定义D上偏差：对孔：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

5、下偏差或最小极限尺寸，和最大极限尺寸的两条直线之间所围成的区域。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

6、字，其中IT01精度最高IT08精度最低。 T=ES(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 = 25由公差配合与测量查得 偏差为H8 h7 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：

7、已知Da 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

8、知其平行度为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

9、轴之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

10、轮泵的工作原理。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

11、个平面需要进行加工。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

12、具和量具，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

13、位为件/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

14、、拖拉机、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

15、型。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

16、零件；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

17、否会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

18、性能，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

19、决。 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，

20、因而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

21、基准，并且要按一定的原则进行选择，为保证泵体的宽度，在泵体加工过程中是先以上端面A粗基准加工下端面B然后以上端面A为基准加工下端面B，获得精基准。4.2.2 精基准的选择选择基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准，选择精基准时要按照一定的选择原则进行精基准的选择，在泵体孔加工中是先以上端面为基准加工下端面，然后再以下端面为精基准加工其他平面，以下端面为定位精基准加工孔。4.3 各表面加工方法 通过研究零件的图样和技术要求以及粗糙度要求，采用如下加工方法，现在数控车床上用通用夹具装夹粗、精铣上端面，然后以上端面为基准定位粗、精铣下端面，在以下端面

22、为定位基准加工上端面的孔，然后再以上端面为精基准加工其他的面和孔。4.4 工序集中与分散一般情况下，单件小批量生产和中批量生产都是采用工序集中，而大批量生产则可以集中，也可以分散，各表面的加工方法确定以后，可以考虑哪些表面的加工适合在一道工序中完成，哪些则应分散在不同的工序，从而初步确定零件加工工艺过程中的工序总数和内容，在泵体零件加工工艺过程中可以采用工序集中来加工。对于中批量生产的零件，一般首先总是通过划线加工出统一的基准。泵体加工的第一、二个工序也就是划线和加工统一的基准。具体安排是先以孔和定平面为初基准定位粗、精加工底平面。第三个工序是加工定位用的两个工艺孔，泵体与底座装配的4个通孔之

23、中的其中一对角孔。由于底平面加工完成后一直到泵体加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，底平面上的另一对装配通孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔都在钻床上钻套定位钻出，因切削深度比较深，所受的切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于泵体，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔

24、的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。4.5初拟加工工艺路线制定订工艺咯线的出发点，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用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。加工顺序的安排一般应按“先粗后精，先面后孔，先主后次，基准先行”的原则进行，工艺路线安排，拟定工序方案（1）工序010 铸造工序020 粗精铣上端面A工序030 钻、扩、铰上端面A的411的通孔和27深22的定位销孔， 粗精铣A端面上两个场20，深10的两个R13的圆弧凹槽工序040 粗精铣下端面B工序050 钻铰下端面的2M81.25深22的

25、螺纹孔工序060 铣侧端面C工序070 钻、扩、铰、侧平面C上4M81.25深22的螺纹孔和一个20的出油孔工序080 铣侧端面D工序090 钻、扩、铰、侧平面D上4M81.25深22的螺纹孔和一个24的出油孔+0.0390工序100 粗精铣泵体腔内44 的孔 工序110 粗精铣A、B端面宽4mm深3mm的封油槽工序120 检验工序130 入库。拟定工序方案（2）工序010 铸造工序020 铣侧端面C工序030 铣侧端面D工序040 粗精铣上端面A工序050 粗精铣下端面B工序060 钻、扩、铰上端面A的411的通孔和27深22mm的定位销孔，粗精铣A端面上两个场20mm，深10mm的两个R1

26、3的圆弧凹槽工序070 钻铰下端面的2M81.25深22mm的螺纹孔工序080 钻、扩、铰、侧平面C上4M81.25深22mm的螺纹孔和一个20的出油孔工序090 钻、扩、铰、侧平面D上4M81.25深22mm的螺纹孔和一个24的出油孔工序100 粗精铣泵体腔内44 工序110 粗精铣A、B端面宽4mm深3mm的封油槽工序120 检验工序130 入库4.6 工艺方案的比较与分析 上述两个工序方案的特点是：方案一拟定为加工完毕一个平面的同时连带该平面上的孔一起加工完毕，在重新装夹加工其他平面上及平面上的孔。方案二拟定为所有平面依次加工完毕后再分别加工各个平面上的孔。经比对后发现，方案一加工效率较

27、高，但是加工精度会有所降低，方案二虽然工序步骤整齐，但是较方案一而言增加了许多装夹次数，降低了生产效率。所及综合方案一和方案二确定加工工序为：工序010 铸造 工序 020 粗上铣端面 工序 030 粗下铣端面 工序 040 粗前铣端面 工序 050 粗后铣端面 工序 060 以端面下为基准，精铣端面上钻、扩、铰上端面A的411的通孔和27深22mm的定位销孔，粗精铣上端面上两个长20mm，深10mm的两个R13的圆弧凹槽，粗精铣上端面宽4mm深3mm的封油槽，粗精铣泵体腔内44 的孔 工序 070 以端面上为基准，精铣下端面钻、铰下端面的2M81.25深22mm的螺纹孔以及粗精铣B端面宽4m

28、m深3mm的封油槽工序 080 以前端面为基准，精铣后端面 钻、扩、铰、后端面上4M81.25深22mm的螺纹孔和一个20的出油孔工序 090 以后端面为基准，精铣前端面钻、扩、铰、前平面上4M81.25深22mm的螺纹孔和一个24的出油孔工序100 清洗、检验工序110 入库4.7 加工设备的选择 选择加工设备的原则是根据生产类型与加工要求，使所选择的加工设备既能保证加工质量，又经济合理，中批生产条件下，通常采用通用机床和部分高效率机床加通用夹具；大批生产条件下，多采用高效专用机床、组合机床，在齿轮泵泵体加工中，选用数控机床，使用通用夹具进行加工生产，从而提高加工精度和缩短时间以提高生产效率

29、。由于此次设计的泵体为铝合金材料，质地较软，所以所需的铣、钻、镗等工序均可在数控加工中心上进行。5 确定加工余量和切削用量 首先选择毛坯余量（加工总余量），某表面的设计尺寸与其毛坯尺寸之差称为毛坯机械加工余量。在不考虑其它因素的条件下，其大小取决于加工过程中各个工序应切除金属层的总和，要特别注意第一个切削工序的加工余量还取决于毛坯需要加工表面层的状况，表面金属层不同于表皮内部的金属，齿轮泵泵体材料为铝合金，铝合金件有较韧性的外壳查机械制造工艺与机床夹具手册表 2-13可知铸件毛坯的单边加工余量为2mm，根据生产类型，工艺方法，泵体为铸件，是熔模铸造。确定工序余量的方法有三种：计算法、经验估算法

30、和查表法。其中查表法是常用的方法，这种方法是根据大量的实验和生产中的经验而汇编的数据制成表格而进行选用的。5.1 确定各个表面的加工余量和工序余量5.1.1 上端面 上端面（零件厚度为92mm，表面粗糙度 Ra 为0.4）精度要求Ra为1.6mm，用粗精铣的加工方法就可以到达要求，余量较小，为节省材料，毛坯尺寸确定为A、B面高96mm，C、D面厚94mm，按照机械制造工艺与机床夹具手册表2-14确定各工序的工序余量为：粗铣 Z = 1.5mm半精铣 Z = 0.3mm精铣 Z = 0.2mm 总余量 2mm各工序的基本尺寸为精铣后 由零件图可知 泵体A、B面之间高度为92mm C、D面之间的厚度为90粗铣后 96 - 1.5 = 94.5mm 94 1.5 =92.5mm5.1.2定位销孔 两尺寸为7的定位销孔的工序尺寸及其公差查表确定各工序的双边工序余量为： 钻孔 6.8mm 粗铰 0.2mm 精铰 0.01mm 总余量 7.01mm 各工序的基本尺寸分别为： 半精铰后 由技术要求可知 7mm 粗铰后 7 0.01 = 6.9mm 钻孔后 6.9 0.2 = 6.7mm5.1.3下端面 上一工序已经加工好A端面，此道工序中以A端面分别作为粗、精基准加工下端面，按照机械制造工艺与机床夹具确定各工序的工序余量为： 粗铣 Z = 1.5mm