柴油机油泵体机械加工工艺规程及夹具设计

目录

1.引言 (1)

1.1油泵上体加工工艺现状 (2)

1.2油泵上体加工工艺发展趋势 (2)

2.方案论证 (5)

2.1分析油泵上体的结构特点和精度要求 (5)

2.1.1结构特点 (5)

2.1.2主要技术要求 (5)

2.2加工工艺路线的确定 (7)

2.2.1确定生产纲领 (7)

2.2.2确定泵体毛坯的制造形式 (8)

2.2.3毛坯形状及铸造尺寸的确定 (8)

2.2.4定位基准的选择 (9)

2.2.5确定合理的夹紧方式 (9)

2.2.6工艺路线的比较分析 (10)

3.油泵上体加工工序设计 (13)

4.钻模夹具设计 (39)

4.1钻削切削力与夹紧力的计算 (41)

4.2钻模板的设计 (41)

4.3钻套的选择和设计 (42)

4.4支脚的设计 (42)

4.5钻床夹具的导向误差分析 (42)

4.6夹具的结构设计 (43)

5.结论 (44)

6.技术经济分析报告 (46)

7.致谢 (48)

8.参考文献 (49)

1.引言

1.1油泵上体加工工艺现状

我国常用的柴油机喷油泵为：A型泵、B型泵、P型泵、VE型泵等。前三种属柱塞泵；VE泵系分配式转子泵。喷油泵总成通常是由喷油泵、调速器等部件安装在一起组成的一个整体。其中调速器是保障柴油机的低速运转和对最高转速的限制，确保喷射量与转速之间保持一定关系的部件。而喷油泵则是柴油机最重要的部件，被视为柴油发动机的“心脏”部件，它一旦出问题会使整个柴油机工作失常，因此设计加工中对泵体零件提出了很高的要求。

以单缸泵体为例，我国目前中小型柴油机所用的单缸油泵主要来自于专业配套厂,其中有较资深的国有企业,也有新兴的乡镇企业。它的生产主要采用通用机床加专用夹具以工序分散的组织方式进行。存在的主要问题是加工质量不稳定,精度低,废品率高;个别关键精度要求普遍难以保证,导致油泵整机性能难以达标,成为困扰行业的一个技术难题。行业内部也一直不断的在进行技术攻关,但见效不大。

1.2油泵上体加工工艺发展趋势

1)工序集中

在一次安装中可完成零件多个表面的加工，可以较好地保证这些表面的相互位置精度，同时减少了装夹时间和减少工件在车间内的搬运工作量，利于缩短生产周期。减少机床数量，并相应减少操作工人，节省车间面积，简化生产计划和生产组织工作。可采用高效率的机床或自动线、数控机床等，生产率高。因为采用专用设备和工艺装备，使投资增大，调整和维修复杂，生产准备工作量[4]

2)高速加工

高速切削是指刀具切削刃相对与零件表面的切削运动（或移动）速度超过普通切削5～10倍，主要体现在刀具快进、工进及快退三个环节上，是高速加工系统技术中的一个子系统；对于整条生产自动线而言，高速加工技术表征是以较简

捷的工艺流程、较短、较快的生产节拍的生产线进行生产加工。这就要突破机械加工传统观念，在确保产品质量的前提下，改革原有加工工艺（方式）：或采用一工位多工序、一刀多刃，或以车、铰、铣削替代磨削，或以拉削、搓、挤、滚压加工工艺（方式）替代滚、插、铣削加工等工艺（方式），尽可能地缩短整条生产线的工艺流程；对于某一产品而言，高速加工技术也意味着企业要以较短的生产周期，完成研发产品的各类信息采集与处理、设计开发、加工制造、市场营销及反馈信息。这与敏捷制造工程技术理念有相同之处。[6]

3)自动化生产

自动化技术的成功应用，不但提高了效率，保证了产品质量，还可以代替人去完成危险场合的工作。对于批量较大的生产自动化，可通过机床自动化改装、应用自动机床、专用组合机床、自动生产线来完成。小批量生产自动化可通过NC，MC，CAM，FMS，CIM，IMS等来完成。在末来的自动化技术实施过程中，将更加重视人在自动化系统中的作用。同时自动化开始面向中小型企业，以经济实用为出发点，满足不断发展的产品多样化和个性化需要。[3]

由此，现代化技术多采用功率大、功能多的加工中心；“加工中心”就是多工序自动换刀数控镗铣床；不仅生产效率高、加工精度高，而且适用范围广，设备利用率高。箱体大量生产中，还广泛采用由组合机床与输送装置组成的自动线进行加工；提高生产效率，降低成本，减轻劳动强度，稳定产品质量，降低对工人技术水平的要求

加工中心是指备有刀库，具有自动换刀功能，对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具，自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序。因而大大减少了工件装夹时间，测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。

加工中心通常以主轴与工作台相对位置分类，分为卧式、立式和万能加工中心。

(1)卧式加工中心：是指主轴轴线与工作台平行设置的加工中心，主要适用于加工箱体类零件。

(2)立式加工中心：是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。

(3)万能加工中心(又称多轴联动型加工中心)：是指通过加工主轴轴线与工作台回转轴线的角度可控制联动变化，完成复杂空间曲面加工的加工中心。适用于具有复杂空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等工件的加工。[11]

2.方案论证

2.1分析油泵上体的结构特点和精度要求

2.1.1结构特点

我们认为动力源由凸轮轴驱动端传入后，通过挺柱体作用于两对偶件，向外供油，这直接关系着喷油泵总成的供油特性、速度特性及柴油机的动力特性:与调速器相连的拉杆运动的可靠性和灵活性又直接影响喷油泵总成的调速特性乃至柴油机的调速性能。因此，轴承安装孔与凸轮轴、挺柱体与导程孔、拉杆孔与拉杆等三对运动副直接影喷油泵总成的三大特性。同时，燃油的内漏、外漏问题占油泵故障的50%之多，因此法兰套安装孔及密封孔与法兰套之间的静配合直接影响着油泵故障率。因此，产品设计对轴承安装孔、导程孔、法兰套安装孔及密封孔、拉杆孔以及定位支撑销孔等提出严格的要求

油泵属于典型的箱体类零件，它用于将机器和部件中的轴、套。齿轮等有关零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来实现规定的运动。它的结构特点是结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，加工难度大。对油泵上体的加工主要集中在对一些孔的加工，基本孔可分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等，通孔工艺性最好；深孔、阶梯孔、相贯通的交叉孔工艺性较差；盲孔工艺性最差，所以在设计上也尽量避免。

2.1.2主要技术要求

平面精度

零件底面B为装配面，对其表面质量提出了较高要求，粗糙度为Ra1.6，平面度为0.05mm。另外还有考虑到下一步工序的顺利进行，对一些表面垂直度也提出了相关要求，例如在进行通气斜孔加工前预先铣出的一个平面要求相对孔轴线的垂直度公差为0.1mm。还有螺塞孔2-M12，套筒定们孔2-M6处的平面也分别提出了相对孔轴线的垂直度公差为0.1mm。

孔径精度