水泵葉輪夾具及工藝的畢業(yè)設(shè)計
水泵葉輪夾具及工藝的畢業(yè)設(shè)計,水泵,葉輪,夾具,工藝,畢業(yè)設(shè)計
南通職業(yè)大學(xué)
機械工程 系 機械制造與自動化 專業(yè)
畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書
一、題目及專題：
１、 題目 水泵葉輪夾具及工藝的設(shè)計
２、專題
二、課題來源及選題依據(jù)
在實際生產(chǎn)過程中，很多行業(yè)中一些形狀較復(fù)雜產(chǎn)品特別是加工批量較大的零件，利用通用夾具難以裝夾。即便勉強可以裝夾但零件的裝夾和加工難度也同時提高，精度難以保證，工人勞動強度提高，所耗工時增加，成本提高，加工生產(chǎn)效率低。
為了便于零件的裝夾和加工同時保證加工質(zhì)量，降低工人勞動強度，降低成本，提高生產(chǎn)加工效率需要使用專用夾具。
三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達到的要求：
1.設(shè)計技術(shù)圖樣折合A0不少于二張。
2.設(shè)計說明書一份，字數(shù)不少于5000字。
3. 本設(shè)計為水泵葉輪的夾具與工藝設(shè)計，所設(shè)計的夾具應(yīng)使工件的夾緊準確可靠便于裝夾和加工，能滿足實際使用需求。
4．水泵葉輪的加工工藝的制定合理可行。
四、接受任務(wù)學(xué)生：
機制054D（數(shù)控） 班 姓名 丁進選
五、開始及完成日期：
自 2007 年11月18日 至 2008 年 2 月 28日
六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）：
指導(dǎo)教師 簽名
簽名
教研室主任
〔學(xué)科組組長研究所所長〕 簽名
院長(系主任) 簽名
年 月 日
水泵葉輪夾具及工藝的設(shè)計
水泵葉輪夾具及工藝的設(shè)計報告書
課題來源
對車間的觀察，及自己的興趣愛好，對不規(guī)則零件和形狀較復(fù)雜零件如何加工和裝夾產(chǎn)生了濃厚的興趣?，F(xiàn)在決定以次為課題，進行水泵葉輪夾具及加工工藝的設(shè)計。
科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應(yīng)用前景等）
專用夾具操作方便、省力、安全便于零件裝夾加工同時能保證零件的加工精度，降低了勞動生產(chǎn)強度，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。
研究內(nèi)容
目前要解決如下問題：
定位水泵葉輪的加工工藝過程。設(shè)計夾具滿足零件加工要求能提高加工生產(chǎn)率，操作方便、省力、安全，具有一定使用壽命和較低的夾具制造成本，具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性：便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整、維修。
擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析
按照設(shè)計任務(wù)，根據(jù)調(diào)查研究所提供的權(quán)據(jù)和有關(guān)技術(shù)資料，進行以下工作：進行數(shù)據(jù)計算、繪制有關(guān)圖紙，編寫技術(shù)文件等。其基本內(nèi)容如下：
1）繪制被加工零件工序圖。
2）部件裝配圖設(shè)計。
3）按規(guī)定格式編制設(shè)計計算說明書。
研究計劃及預(yù)期成果
加工工藝符合實際生產(chǎn)情況，夾具滿足零件加工要求能提高加工生產(chǎn)率，操作方便、省力、安全，具有一定使用壽命和較低的夾具制造成本，具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性：便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整、維修。
特色或創(chuàng)新之處
專用夾具是根據(jù)工件的加工要求，以通用部件與一些定制部件組合而成的。它能滿足零件加工工序的精度要求，能提高加工生產(chǎn)率，操作方便、省力、安全。
已具備的條件和尚需解決的問題
設(shè)計零件為：水泵葉輪，按圖中加工位置加工Ф80底面和兩條相互垂直的槽，材料為HT200。
本文詳細論述了零件加工工藝以及零件裝夾方案方面的探討，包括加工工藝的確定，工件夾緊方案的選擇，切削用量的計算，機床的選擇。
摘要
在實際生產(chǎn)過程中，很多行業(yè)中一些形狀較復(fù)雜產(chǎn)品特別是加工批量較大的零件，利用通用夾具難以裝夾。即便勉強可以裝夾但零件的裝夾和加工難度也同時提高，精度難以保證，工人勞動強度提高，所耗工時增加，成本提高，加工生產(chǎn)效率低。
為了便于零件的裝夾和加工同時保證加工質(zhì)量，降低工人勞動強度，降低成本，提高生產(chǎn)加工效率需要使用專用夾具。
本課題主要是對水泵葉輪的機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計及工藝裝備的設(shè)計（年產(chǎn)量為10000件），為企業(yè)解決實際的問題。本課題的設(shè)計綜合運用了我們所學(xué)的機械制圖、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機床概論、機械制造工藝學(xué)、機床夾具設(shè)計等專業(yè)理論知識、通過設(shè)計提高了我的基礎(chǔ)理論知識和查閱各種資料的綜合分析的能力，使我得到了一次運用所學(xué)知識的綜合訓(xùn)練。
關(guān)鍵詞：水泵葉輪、工藝、夾具。
第一章 前言
1.1 機床技術(shù)各方面的發(fā)展
裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，機床技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其他產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及起產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)。”制造技術(shù)的裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而車床技術(shù)又是當今先進制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當今世界各國制造產(chǎn)業(yè)廣泛采用數(shù)控車床技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。
效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大的提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為５大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會（ＣＩＲＰ）將其確定為２１世紀的中心研究方向之一。
在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)３０萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是４０秒／輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，起加工的零件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削里很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性的到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EM02001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min,甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分代替組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大可達60m/min,快速為100m/min,加速度達2g，主軸轉(zhuǎn)速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min,而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h,在普通銑床加工需8h;德國DMG公司的雙主軸車床的主軸轉(zhuǎn)速及加速度分別達12000r/mm和1g。
在加工精度方面，近10年來，普通級機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密加工中心則從3-5μm,提高到1-1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級（0.01μm）。
在可靠性方面，國外數(shù)控車床裝置的MTBF值已達6000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，表現(xiàn)非常高的可靠性。為了實現(xiàn)告訴、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。
1.2銑床加工的特點：
1） 零件加工的適應(yīng)性強、靈活性好，能加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制尺寸的零件，如模具類零件、殼體類零件等。
2） 能加工普通機床無法加工或很難加工的零件，如用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線零件以及三維空間曲面類零件。
3） 能加工一次裝夾定位后，需進行多道工序加工的零件。
4） 加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
5） 生產(chǎn)自動化程度高，可以減輕操作者的勞動強度。有利于生產(chǎn)管理自動化。
6） 生產(chǎn)效率高。
7） 從切削原理上講，無論是端銑或周銑都屬于斷續(xù)切削方式，而不像車削那樣連續(xù)切削，因此對刀具的要求較高，具有良好的抗沖擊性、韌性和耐磨性。在干切削狀況下，還要求有良好的紅硬性。
1.3銑床加工的順序：
加工順序通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序等，工序安排的科學(xué)與否將直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和加工成本。切削加工工序通常按以下原則安排：
1）先粗后精 當加工零件精度要求較高是都要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工階段，如果精度要求更高，還包括光整加工等幾個階段。
2）基準面先行原則 用作精基準的表面應(yīng)先加工。任何零件的加工過程總是先對定位基準進行粗加工和精加工，例如軸類零件總是先加工中心孔，在以中心孔為精基準加工外圓和端面箱體類零件總是先加工定位用的平面及兩個定位孔，再一平面和定位孔為精基準加工孔系和其他平面。
3）先面后孔 對于箱體、支架等零件，平面尺寸輪廓較大，用平面定位比較穩(wěn)定，而且孔的深度尺寸有是以平面為基準的，故應(yīng)先加工平面，然后加工孔。
4）先主后次 即先加工主要表面，然后加工次要表面。
我的畢業(yè)設(shè)計就是利用機床對水泵葉輪進行的加工設(shè)計相應(yīng)的夾具。本文從水泵葉輪的工藝分析、車床夾具的設(shè)計、銑床夾具的設(shè)計幾個方面予以闡述。
第二章 零件的分析
2.1零件的作用
題目所給的零件是水泵葉輪，位于傳動軸的端部安裝在十字槽內(nèi)。主要用于傳遞扭矩，使水泵獲得動力，另外通過Φ12H8的孔配合，傳遞動力之用。
2.2零件的工藝分析
2.2.1零件的結(jié)構(gòu)、形狀、技術(shù)要求
零件的結(jié)構(gòu)如圖（1-1）所示：回轉(zhuǎn)類零件水泵葉輪共有三個地方要加工，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：
圖1-1水泵葉輪
A） 其一是水泵議論的兩個相互垂直的十字槽，要求兩條槽的對稱度相對與Φ12H8的軸線是0.02，表面粗糙度是6.3，其四個槽的寬度尺寸為寬11mm、深11mm。其二Φ10鑄孔，表面粗糙度是3.2。Φ10孔的上偏差0.027、下偏差0。
B)其三是水泵葉輪的地面，加工的基本尺寸是4mm，表面粗糙度是6.3。
零件的技術(shù)要求：
1.水泵葉輪的材料為HT200。
2.未注鑄造圓角R3-5。
3.鑄件不允許有夾渣、裂紋、氣孔等缺陷。
2.2.2零件的加工方法選擇
表1-1零件的加工方法選擇
加工面
加工方法
設(shè)備
刀具
定位夾緊
兩條十字槽
銑
立銑X62
Φ10指狀銑刀
以底面3點及其鑄孔2點定位在其底面對面夾緊
水泵葉輪底面
車，銑
CA6140，臥銑X52
45車刀，100端銑刀
以底面對底面及其孔定位，在孔軸線方向沉孔處夾緊
孔
鉆
鉆床
Φ12麻花鉆
以底面及其止口定位，在底面對底面夾緊
2.2.3 零件的加工方案的選擇
表1-2零件的加工方法的選擇
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備及工藝裝備
說明
1
鑄
鑄造
2
時效
3
車
車水泵葉輪底面至尺寸4mm
車底面夾具，CA6140車床，45車刀
工件以毛坯對面為粗基準
4
鉆
鉆Φ12的中心孔
鉆床，Φ12麻花鉆，鉆孔夾具
工件以底面及其止口定位
5
銑
銑兩條十字槽，槽寬11mm深11mm對稱度要求0.2
立式銑床
立銑刀Φ101
工件以底面及中心孔定位
6
清洗、去毛刺
7
檢驗
2.2.4確定切削用量及基本工時
1. 工序3：車削水泵葉輪端面。本工序采用計算法確定切削用量。
a 、 加工條件
工件材料：HT200鑄造
b 、加工要求
精車Φ80的底面，表面粗糙度為6.3
c 、機床：CA6140臥式車床=
d 、刀具：刀片材料硬質(zhì)合金45車刀，刀桿尺寸16X25mm,k=90, γ=15，α=12
，r=0.5mm。
2.切學(xué)用量的計算
（1）粗車水泵葉輪Φ80的底面
a 、以知毛坯長度方向的加工余量為2mm，一次加工a=2mm既長度加工公差I(lǐng)T12級，取-0.46mm(入體方向)。
b 、進給量f根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第三版）（以下簡稱《切削手冊》，當?shù)稐U尺寸為16mmX25mm，a）≤3mm以及工件直徑為80mm時
f=1-2mm/r
c 、計算切削速度 按《切削手冊》表1.27，切削速度的計算的計算公式為（壽命選T=60min）
V=CK/Taf(m/min)
其中C=242，X=0.15,yv=0.35,m=0.2。修正系數(shù)K見《切削手冊》表1.28即
K=1.44,Ksv=0.8,Kkv=1.04,Kkrv=0.81,kbv=0.97。
所以Vc=240×1.44×0.8×1.04×0.18×0.97/80×2×1.5=102.6(m/min)
d 、確定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns=1000vc/3.14dw=1000×102.6/3.14×65=523(r/min)
按機床說明書（見《工藝手冊》表4.2-8）,與523r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為480r/min及600r/min?，F(xiàn)取nw=600r/min如果選nw=480r/min,則速度損失太大。
所以實際切削速度為vc=122m/min
3.鉆孔Φ12mm
根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削速度與鉆孔同樣尺寸的實心孔時的進給量與切削速度的關(guān)系為：
f=(1.2-1.8)f
v=(1/2-1/3)v
式中f鉆，v鉆—加工實心孔是的切削用量。
現(xiàn)以知：
f=0.56mm/r (《切削手冊》表2-7)
v=19.25m/min (《切削手冊》表2.13)
并令
f=1.35 f=0.76mm/r 按機床選取 f=0.76mm/r
v=0.4 v=7.7m/min
ns=1000/3.14D=1000×7.7/3.14×12=204r/min
按機床選取 n=200r/min
所以實際切削速度 v=3.14×12×200/1000=75m/min
第三章 車床夾具與銑床夾具的設(shè)計
為提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，設(shè)計專用夾具。
經(jīng)過老師的知道與協(xié)商，決定設(shè)計第3道工序與第5道工序，它們分別是精車水泵葉輪的底面和精銑水泵葉輪的兩條互成90的槽。
3.1 CA6140車夾具的設(shè)計
根據(jù)第3道工序本夾具將用于CA6140臥式車床，刀具為45硬質(zhì)合金車刀，對工件的端面進行加工。
3.1.1 問題的提出
本夾具主要用于精車水泵葉輪的底面，這個面只要求加工到尺寸4mm，對其他的孔以及面沒有一定的技術(shù)要求。在加工本道工序是，是作為其他工序的粗基準，應(yīng)此，在加工本道工序是，主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而精度不是最主要的問題。
3.2 夾具設(shè)計
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程會問題百出，甚至造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
粗基準的選擇：對于一般的回轉(zhuǎn)體零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。對于本零件來說，由零件圖可知，如果以Φ42mm的外圓表面做基準（4點定位），否則可能造成外圓表面的變形。按照有關(guān)粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面是，應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準），現(xiàn)在水泵葉輪的底面只對它的對面有4mm的厚度要求，其設(shè)計基準應(yīng)該是葉輪的底面對面作誒主要定位面，是該工件的粗基準，限制工件的3個自由度，其次選擇水泵葉輪的中心孔定位，限制2個自由度，總共限制了工件的5個自由度。工件的徑向移動對加工面沒有任何影響。定位尺寸從定位面到水泵葉輪毛坯的底面是6mm。
因為該夾具用于加工批量不大的場合，加工要求相對來說并不高，應(yīng)此，決定采用手動夾緊。
定位方案和夾緊如圖（3-1）所以：
圖3-1水泵葉輪
3.3夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.3.1定位元件的選用：
本夾具定位元件采用平頭支撐釘（A型）和定位心軸，套類和盤類工件加工是，為保證外圓和端面與內(nèi)孔軸線間的位置精度，常以孔定位，在心軸上定位。
支撐釘主要用于精基準的定位，定位面是平面。材料為45cr優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，支撐釘與工件定位基面的接觸的表面，尺寸精度不低于IT8，定位元件—支撐釘?shù)墓ぷ鞅砻娲植诙却笥赗a1.6微米，選用Ra0.8或Ra0.4，采用調(diào)整法和修配法提高裝配精度，保證支撐釘在同一個平面上。
定位心軸的材料選用45鋼，心軸外圓柱表面與工件定位面配合的表面，尺寸精度不低于IT8，選用IT7或IT6制造，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，提高表面硬度和耐磨性。硬度HRC55-62。該心軸為剛性心軸的結(jié)構(gòu)形式。是間隙配合的心軸，多用于定心精度不高生產(chǎn)批量不大的場合，要求水泵葉輪以孔和端面組合定位。
3.3.2 夾緊方案的選擇
本夾緊方案采用夾緊螺母、墊圈與心軸聯(lián)結(jié)夾緊，通過于心軸的聯(lián)結(jié)把水泵葉輪固定到夾具上，心軸的具體形狀尺寸等見圖紙車夾具中心軸。當工件加工完畢后，松開螺母，卸下工件。在裝上下一個工件，夾緊后即可加工下底面。由于采用手動夾緊，也只能用于中小批生產(chǎn)的場合。
3.3.3夾具體的設(shè)計
夾具體是與車床聯(lián)結(jié)的元件，車床夾具體材料為HT200，盤形零件，夾具體為鑄件。
3.3.4支架的設(shè)計：
加工前，水泵葉輪在夾具上獲得正確的位置后，還必須在夾具上設(shè)置夾緊機構(gòu)，將水泵葉輪夾緊，以保證水泵葉輪在切削力、離心力等外力作用下仍然保持定位是所占據(jù)的位置不變。
a)夾緊里的方向：夾緊里的方向朝向向工件的主要定位面，以保證水泵葉輪的定位精度。根據(jù)加工要求，在水泵葉輪的底面上車削，要保證孔與端面的垂直度和4mm的厚度，根據(jù)加工要求，以水泵葉輪底面的對面為主要定位面，夾緊里的方向應(yīng)該朝向底面，這樣能保證定位可靠，滿足上述要求。
b)夾緊里的作用點：夾緊力的作用點應(yīng)正對定位元件或落在定位元件的支撐范圍內(nèi)，以保證水泵葉輪的定位可靠。夾緊力的作用點應(yīng)處在水泵葉輪剛性較好的部位，減小了夾緊變形。這種措施對于剛性較差的水泵葉輪很重要，夾緊水泵葉輪時，若夾緊力作用在水泵葉輪的圓柱薄壁上，會使水泵葉輪產(chǎn)生交大的變形，所以夾緊里作用在剛性較好的凸臺處，因為他的軸向剛度比徑向剛度大。
c)夾緊力的大小：夾緊力的大小，對工件的定位可靠性，工件和夾具的變形，夾緊機構(gòu)的復(fù)雜程度和傳動裝置的選擇都有很大的影響。
夾緊力的大小涉及復(fù)雜的動態(tài)平衡問題，所以只能作粗略估算。計算是以主切削力為依據(jù)與夾緊力建立靜平衡方程，解此方程來求夾緊里的大小?？紤]到切削力大小在加工過程中受到工件材質(zhì)不均勻、刀具磨損等因素影響，在考慮到工件在實際加工工程中還會受到慣性力和來自工件自重等外力因素。所以對按靜力平衡求得的夾緊力大小還必須乘以安全系數(shù)加以修正，作為實際所需要的夾緊力數(shù)值。
即：
F=KF
式中：F為實際所需的夾緊力，單位：N ；F為理論上的夾緊力；K為安全系數(shù)，通常K=1.5-1.3。F=12000（N）（計算略）
3.3.5夾緊元件結(jié)構(gòu)：
本夾具夾緊元件采用夾緊螺母、墊圈與中心定位心軸夾緊。
3.3.6夾具與工作臺的聯(lián)結(jié)方式：
? 夾具是通過過渡盤固定在車床主軸上的，以此來確定夾具在機床上的位置。用4個M16的螺栓將夾具安裝在車床主軸上。
3.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。但由于是中小批生產(chǎn)，所以著眼與手動夾緊而不是采用自動、機動夾緊，因為這是降低成本的重要途徑。本道工序是精車水泵葉輪底面，切削力較小，為了夾緊工件，避免積聚結(jié)構(gòu)過于龐大。目前采取的措施是：提高毛坯制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力。選擇合理的夾緊機構(gòu)，盡量增加夾緊力。結(jié)果，本夾具總的感覺比較緊湊。車夾具的裝配圖以及零件圖分別見圖紙。
3.5臥式銑床夾具的設(shè)計
根據(jù)第5道工序夾具將用在臥式銑床上加工水泵葉輪上兩條互成90的十字槽。機床型號為X63臥式銑床。刀具為Φ10的指狀銑刀。
3.5.1問題的提出
槽寬 11mm、深11mm這兩條槽對Φ12H8的孔有一定的技術(shù)要求，要求每條槽相對于Φ12H8的軸線的對稱度為0.2，表面粗糙度為6.3。在加工本道工序時，兩條十字槽未經(jīng)加工，主要應(yīng)考慮機械加工的精度，而提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度為其次要因素。
3.5.2定位基準的選擇：
精基準的選擇主要應(yīng)考慮基準重合問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算。現(xiàn)設(shè)計計算如下：
方案1：工件以底面及Φ800.05mm外圓為定位基準，共限制了工件的5個自由度。 a) 定位誤差的分析
如圖紙所示，工件以Φ800.05mm外圓柱面在定位元件的Φ80mm止口中定位，加工寬11mm的槽，要求槽的對稱度的定位誤差。
（a）分析：對稱度的工序基準Φ12H8的軸線與定位基準Φ800.05mm的軸線不重合，△≠0。工件定位基準與止口定位基準（Φ80mm）不重合，△≠0。定位基準可以任意方向移動。
（b）計算：
△=0.02mm （同軸度誤差）
△=T+T+X
=0.03+0.1+0.02
=0.15mm
△=△+△
=0.15+0.02
=0.17mm
這種定位方式的定位誤差太大，很難保證槽的對稱度要求。其原因：一方面是定位基準與工序基準不重合，另一方面是定位基面的公差太大。解決以上問題的措施是：
方案二：改用Φ12H8孔定位，使△=0。同時，由于Φ12H8孔的公差較小，△也將縮小。
計算：
此時 △=0(同軸度誤差)
△=D-d
=80.1-79.95
=0.15mm
△=△+△
=0.15+0
=0.15mm
方案三：提高定位基準面的制造精度，縮小△，如可將Φ800.05mm提高到Φ800.02mm，止口定位基準面的直徑改為Φ80mm經(jīng)過計算比較，通過方案二的這種方式，能夠滿足槽的對稱度要求。
3.5.3夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計：
夾具的總體結(jié)構(gòu)為盤類形狀。
3.5.4定位元件的選擇及要求：
本夾具選用的定位元件是一個定位銷和一個定位盤。定位銷采用的短圓柱銷，因為這種類型的銷適用與直徑在Φ50mm以下的孔定位。限制了水泵葉輪2個自由度。用一個定位盤上的面限制水泵葉輪底面的3個自由度。定位盤的定位基準面必須有足夠的精度，因為工件的定位是通過定位副的接觸實現(xiàn)的，定位盤的精度直接影響工件的定位精度，因此，該定位盤基面應(yīng)有足夠的精度，以適應(yīng)水泵葉輪的加工要求。
該定位盤應(yīng)有足夠的剛度和強度，定位盤不僅限制工件的自由度，還有支撐工件，承受夾緊力和切削力的作用，所以應(yīng)該有足夠的剛度和強度，以免使用中變形或破壞。
定位盤的耐磨性要好，水泵葉輪的裝卸會磨損定位元件的定位基面，導(dǎo)致定位精度下降。
定位盤的工藝性要好，定位盤的結(jié)構(gòu)要求簡單，合理，便于加工，裝配和更換。
定位盤的材料：HT200。
3.5.5夾緊元件的選擇：
本夾具夾緊元件，采用移動壓板。
3.5.6夾具體的設(shè)計：
夾具材料選用HT200，盤類結(jié)構(gòu)。夾具體采用鑄件。
3.5.7夾緊方案的設(shè)計：
夾緊力的作用點在水泵葉輪定位基面的對面，落在定位盤的支撐范圍內(nèi)，保證定位可靠，作用點處在水泵葉輪剛性較好的部位，減小了夾緊變形。
夾緊力的方向：夾緊力的方向朝向水泵葉輪定位底面以保證水泵葉輪的定位精度。該夾緊力方向有利于減小夾緊力，在工件上銑床上銑削，夾緊力因于銑削軸向力工件的重力同向，切削力、重力由夾具的固定支承承受。切削扭矩由夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力矩平衡，軸向力和重力所產(chǎn)生的摩擦力矩有利于減小所需夾緊力。故所需夾緊力可最小。
夾緊力對工件定位可靠性、工件和夾具的變形、夾緊機構(gòu)的復(fù)雜程度和傳動裝置的選擇有很大的影響。夾緊力的大小計算涉及到復(fù)雜的動力平衡問題，這里只作粗略的估算。
F=KF=1.5×600=900N
1. 夾緊元件的結(jié)構(gòu)：在夾緊機構(gòu)中多數(shù)是以斜契夾緊機構(gòu)、螺旋夾緊機構(gòu)以及偏心夾緊機構(gòu)為基礎(chǔ)構(gòu)成的，這三種夾緊機構(gòu)合稱為基本夾緊機構(gòu)。
本夾緊機構(gòu)采用螺旋夾緊機構(gòu)，他的結(jié)構(gòu)形式變化最多，選用典型的移動壓板，他的結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便。
2. 夾具與工作臺安裝聯(lián)結(jié)方式：本銑夾具通過定位鍵與銑床工作臺T形槽的配合來確定夾具在機床上的位置。定位鍵采用沉頭螺釘固定在夾具體底面的縱向槽中，使用兩個，兩定位鍵的距離比較遠，定位精度較好。定位鍵與夾具體的配合為H7/H6。為提高夾具安裝精度，定位鍵的下部（與工作臺T形槽配合 部分）可留有余量進行修配，或者在安裝夾具時使定位鍵一側(cè)與工作臺T形槽靠緊，以減小軸間隙的影響。
銑床夾具的夾具體設(shè)計有耳座，并通過四個M16的螺栓將夾具緊固在機床的工作態(tài)T形槽中，耳座的間距與T形槽的間距一致。
3.6夾具設(shè)計及操作的簡單說明
本夾具用在臥式銑床上加工水泵葉輪上兩條互成90的十字槽。
工件以底面Φ12H8的孔及底面在定位蕭和定位盤的端面上定位，并使葉輪上的葉片與壓板頭部的缺口對中，夾緊時，旋轉(zhuǎn)螺母，通過杠桿聯(lián)動使兩壓板同時夾緊工件。
當一條槽加工完畢后，扳手順時針轉(zhuǎn)動，使分度盤與夾具體之間松開。分度盤下端沿圓周方向分布有四條長度為1/4周長的斜槽。然后逆時針轉(zhuǎn)動分度盤，在斜槽面的推壓下定位銷逐漸退入夾具體的襯套中，當分度盤轉(zhuǎn)過90位置時，定位銷依靠彈簧彈出，落入第二條斜槽中，再反靠分度盤使定位銷與槽壁貼緊，用扳手把分度盤拉緊在夾具體上，即可加工另一條槽。由于分度盤上的四條槽為單向升降，因此分度盤也只能單向旋轉(zhuǎn)分度。
該夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。但分度精度受到分度盤的四條斜槽制造精度的影響，故適用于加工要求精度不高的情況下。另外采用鑄鐵定位盤，也只能用于加工批量不大的場合。
銑床夾具的裝配圖及夾具主要零件圖分別見圖紙。
第四章 總結(jié)
通過一段時間的設(shè)計研究，整個設(shè)計工作已經(jīng)完成。本人設(shè)計了一套車夾具和一套銑夾具。其設(shè)計本方案與實際生產(chǎn)相吻合，能夠解決企業(yè)一些基本的實際問題。
本設(shè)計方案和類似的夾具相比，能正確的解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。但是還有一些地方做的不夠完善，需要進一步改進和研究，本夾具設(shè)計對夾緊力的計算只是粗略的估算，車夾具安裝還需要調(diào)試，夾具的夾緊改為其他夾緊方式可能會更好的提高生產(chǎn)效率。此外經(jīng)過最后檢查發(fā)現(xiàn)銑夾具上缺少一個對刀塊根據(jù)銑床夾具的結(jié)構(gòu)我選擇了側(cè)裝對刀塊JB/T8031。4-1995在此補充說明。
我在這次的畢業(yè)設(shè)計的過程中，專業(yè)知識得到一次全賣弄的復(fù)習(xí)和提高。在以下各個方面得到了很好的鍛煉：
1. 能熟練運用機械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的知識。
2. 提高了機構(gòu)設(shè)計能力，通過設(shè)計夾具訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
3. 學(xué)會使用手冊以及圖表資料，掌握與夾具設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱、出處，做到了熟練運用。
總而言之，通過這次畢業(yè)設(shè)計，我對自己不久未來將要從事的工作進行了一次很好的適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉了自己獨立分析問題、解決問題的能力，也為以后從事的工作鋪墊了基石。
由于本人能力、經(jīng)驗等各方面不足的限制，所在設(shè)計中難免有不足之處，歡迎參考、查閱者給予批評指正。
致謝
論文脫稿之際，特此感謝指導(dǎo)張佳興老師為我講解新技術(shù)、提供具有代表性的課題，材料，以及在我遇到難題時及時的精心為我解答，使我順利的完成了此次的畢業(yè)設(shè)計。對張佳興老師嚴謹、細致、認真的作風(fēng)致以崇高的敬意。對張佳興老師細心的指導(dǎo)和付出的心血表示衷心的感謝！
南通職業(yè)大學(xué)的諸位老師在我撰寫畢業(yè)論文過程中以及在學(xué)校期間，給予了很多幫助和支持。為此再次向他們表示誠摯的謝意！
向所有關(guān)心、支持、幫助過我的各位老師、同學(xué)、朋友們表示感謝！
最后，向熱心評審本論文和參加答辯的各位老師致以由衷的感謝！
參考文獻
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水泵葉輪夾具及工藝的設(shè)計
水泵葉輪夾具及工藝的設(shè)計
課題來源
對車間的觀察，及自己的興趣愛好，對不規(guī)則零件和形狀較復(fù)雜零件如何加工和裝夾產(chǎn)生了濃厚的興趣?，F(xiàn)在決定以此為課題，進行水泵葉輪夾具及加工工藝的設(shè)計。
科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應(yīng)用前景等）
專用夾具操作方便、省力、安全便于零件裝夾加工同時能保證零件的加工精度，降低了勞動生產(chǎn)強度，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。
研究內(nèi)容
目前要解決如下問題：
定位水泵葉輪的加工工藝過程。設(shè)計夾具滿足零件加工要求能提高加工生產(chǎn)率，操作方便、省力、安全，具有一定使用壽命和較低的夾具制造成本，具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性：便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整、維修。
擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析
按照設(shè)計任務(wù)，根據(jù)調(diào)查研究所提供的權(quán)據(jù)和有關(guān)技術(shù)資料，進行以下工作：進行數(shù)據(jù)計算、繪制有關(guān)圖紙，編寫技術(shù)文件等。其基本內(nèi)容如下：
1）繪制被加工零件工序圖。
2）部件裝配圖設(shè)計。
3）按規(guī)定格式編制設(shè)計計算說明書。
研究計劃及預(yù)期成果
加工工藝符合實際生產(chǎn)情況，夾具滿足零件加工要求能提高加工生產(chǎn)率，操作方便、省力、安全，具有一定使用壽命和較低的夾具制造成本，具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性：便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整、維修。
特色或創(chuàng)新之處
專用夾具是根據(jù)工件的加工要求，以通用部件與一些定制部件組合而成的。它能滿足零件加工工序的精度要求，能提高加工生產(chǎn)率，操作方便、省力、安全。
已具備的條件和尚需解決的問題
設(shè)計零件為：水泵葉輪，按圖中加工位置加工Ф80底面和兩條相互垂直的槽，材料為HT200。
本文詳細論述了零件加工工藝以及零件裝夾方案方面的探討，包括加工工藝的確定，工件夾緊方案的選擇，切削用量的計算，機床的選擇。
摘要
在實際生產(chǎn)過程中，很多行業(yè)中一些形狀較復(fù)雜產(chǎn)品特別是加工批量較大的零件，利用通用夾具難以裝夾。即便勉強可以裝夾但零件的裝夾和加工難度也同時提高，精度難以保證，工人勞動強度提高，所耗工時增加，成本提高，加工生產(chǎn)效率低。
為了便于零件的裝夾和加工同時保證加工質(zhì)量，降低工人勞動強度，降低成本，提高生產(chǎn)加工效率需要使用專用夾具。
本課題主要是對水泵葉輪的機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計及工藝裝備的設(shè)計（年產(chǎn)量為10000件），為企業(yè)解決實際的問題。針對該水泵葉輪的尺寸特殊性、加工工序和機床的良好使用，則需設(shè)計一套專用夾具，從而確保車削水泵葉輪Ф80底面和銑削水泵葉輪兩條相互垂直的槽的精度，提高生產(chǎn)效率，保證零件的產(chǎn)量。
本課題的設(shè)計綜合運用了我們所學(xué)的機械制圖、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機床概論、機械制造工藝學(xué)、機床夾具設(shè)計等專業(yè)理論知識。
關(guān)鍵詞：水泵葉輪、工藝、夾具。
Abstract
In the actual production process, many industries in the shape of some of the more complex products, particularly large quantities of spare parts processing, use common fixture to fixture. But even if barely fixture parts of the fixture and also improve the processing difficulty, it is difficult to guarantee the accuracy, increased labor intensity of workers, increase working hours by consumption, increased cost, low efficiency of the production process.
In order to facilitate the processing and parts of the fixture at the same time ensure that the processing quality, reduce labor intensity of workers, reduce costs and improve efficiency of production and processing need to use special fixture.
The main topic of the pump impeller machining process planning the design and the design of equipment (annual production of up to 10,000), for enterprises to solve practical problems. Against the size of the pump impeller particularity, processing and the good use of machine tools required to design a special fixture, so as to ensure that turning pump impeller Ф80 milling pump impeller and the bottom two mutually perpendicular to the trough of accuracy, increase productivity and ensure Part of the output.
The design of the integrated use of the topics that we have learned mechanical drawing, mechanical design basis, machine Studies, machinery manufacturing technology, machine tool fixture design professionals such as theoretical knowledge.
Key words: pump impeller, process, fixture.
第一章 前言
1.1 機床技術(shù)各方面的發(fā)展
裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，機床技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其他產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及起產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)?！敝圃旒夹g(shù)的裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而車床技術(shù)又是當今先進制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當今世界各國制造產(chǎn)業(yè)廣泛采用數(shù)控車床技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。
效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大的提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為５大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會（ＣＩＲＰ）將其確定為２１世紀的中心研究方向之一。
在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)３０萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是４０秒／輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，起加工的零件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削里很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性的到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EM02001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min,甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分代替組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大可達60m/min,快速為100m/min,加速度達2g，主軸轉(zhuǎn)速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min,而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h,在普通銑床加工需8h;德國DMG公司的雙主軸車床的主軸轉(zhuǎn)速及加速度分別達12000r/mm和1g。
在加工精度方面，近10年來，普通級機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密加工中心則從3-5μm,提高到1-1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級（0.01μm）。
在可靠性方面，國外數(shù)控車床裝置的MTBF值已達6000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，表現(xiàn)非常高的可靠性。為了實現(xiàn)告訴、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。
1.2銑床加工的特點：
1） 零件加工的適應(yīng)性強、靈活性好，能加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制尺寸的零件，如模具類零件、殼體類零件等。
2） 能加工普通機床無法加工或很難加工的零件，如用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線零件以及三維空間曲面類零件。
3） 能加工一次裝夾定位后，需進行多道工序加工的零件。
4） 加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
5） 生產(chǎn)自動化程度高，可以減輕操作者的勞動強度。有利于生產(chǎn)管理自動化。
6） 生產(chǎn)效率高。
7） 從切削原理上講，無論是端銑或周銑都屬于斷續(xù)切削方式，而不像車削那樣連續(xù)切削，因此對刀具的要求較高，具有良好的抗沖擊性、韌性和耐磨性。在干切削狀況下，還要求有良好的紅硬性。
1.3銑床加工的順序：
加工順序通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序等，工序安排的科學(xué)與否將直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和加工成本。切削加工工序通常按以下原則安排：
1）先粗后精 當加工零件精度要求較高是都要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工階段，如果精度要求更高，還包括光整加工等幾個階段。
2）基準面先行原則 用作精基準的表面應(yīng)先加工。任何零件的加工過程總是先對定位基準進行粗加工和精加工，例如軸類零件總是先加工中心孔，在以中心孔為精基準加工外圓和端面箱體類零件總是先加工定位用的平面及兩個定位孔，再一平面和定位孔為精基準加工孔系和其他平面。
3）先面后孔 對于箱體、支架等零件，平面尺寸輪廓較大，用平面定位比較穩(wěn)定，而且孔的深度尺寸有是以平面為基準的，故應(yīng)先加工平面，然后加工孔。
4）先主后次 即先加工主要表面，然后加工次要表面。
我的畢業(yè)設(shè)計就是利用機床對水泵葉輪進行的加工設(shè)計相應(yīng)的夾具。本文從水泵葉輪的工藝分析、車床夾具的設(shè)計、銑床夾具的設(shè)計幾個方面予以闡述。
第二章 零件的分析
2.1零件的作用
題目所給的零件是水泵葉輪，位于傳動軸的端部安裝在十字槽內(nèi)。主要用于傳遞扭矩，使水泵獲得動力，另外通過Φ12H8的孔配合，傳遞動力之用。
2.2零件的工藝分析
2.2.1零件的結(jié)構(gòu)、形狀、技術(shù)要求
零件的結(jié)構(gòu)如圖（1-1）所示：回轉(zhuǎn)類零件水泵葉輪共有三個地方要加工，他們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分述如下：
圖1-1水泵葉輪
A） 其一是水泵葉輪的兩個相互垂直的十字槽，要求兩條槽的對稱度相對與Φ12H8的軸線是0.02，表面粗糙度是6.3，其四個槽的寬度尺寸為寬11mm、深11mm。
其二Φ10鑄孔，表面粗糙度是3.2。Φ10孔的上偏差0.027、下偏差0。
B)其三是水泵葉輪的地面，加工的基本尺寸是4mm，表面粗糙度是6.3。
零件的技術(shù)要求：
1.水泵葉輪的材料為HT200。
2.未注鑄造圓角R3-5。
3.鑄件不允許有夾渣、裂紋、氣孔等缺陷。
2.2.2零件的加工方法選擇
表1-1零件的加工方法選擇
加工面
加工方法
設(shè)備
刀具
定位夾緊
兩條十字槽
銑
立銑X62
Φ10指狀銑刀
以底面3點及其鑄孔2點定位在其底面對面夾緊
水泵葉輪底面
車，銑
CA6140，臥銑X52
45車刀，100端銑刀
以底面對底面及其孔定位，在孔軸線方向沉孔處夾緊
孔
鉆
鉆床
Φ12麻花鉆
以底面及其止口定位，在底面對底面夾緊
2.2.3 零件的加工方案的選擇
表1-2零件的加工方法的選擇
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備及工藝裝備
說明
1
鑄
鑄造
2
時效
3
車
車水泵葉輪底面至尺寸4mm
車底面夾具，CA6140車床，45車刀
工件以毛坯對面為粗基準
4
鉆
鉆Φ12的中心孔
鉆床，Φ12麻花鉆，鉆孔夾具
工件以底面及其止口定位
5
銑
銑兩條十字槽，槽寬11mm深11mm對稱度要求0.2
立式銑床
立銑刀Φ101
工件以底面及中心孔定位
6
清洗、去毛刺
7
檢驗
2.2.4確定切削用量及基本工時
1. 工序3：車削水泵葉輪端面。本工序采用計算法確定切削用量。
a 、 加工條件
工件材料：HT200鑄造
b 、加工要求
精車Φ80的底面，表面粗糙度為6.3
c 、機床：CA6140臥式車床
d 、刀具：刀片材料硬質(zhì)合金45車刀，刀桿尺寸16X25mm,k=90, γ=15，α=12
，r=0.5mm。
2.切削用量的計算
（1）粗車水泵葉輪Φ80的底面
a 、以知毛坯長度方向的加工余量為2mm，一次加工a=2mm即長度加工公差I(lǐng)T12級，取-0.46mm(入體方向)。
b 、進給量f根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第三版）（以下簡稱《切削手冊》，當?shù)稐U尺寸為16mmX25mm，a）≤3mm以及工件直徑為80mm時
f=1-2mm/r
c 、計算切削速度 按《切削手冊》表1.27，切削速度的計算的計算公式為（壽命選T=60min）
V=CK/Taf(m/min)
其中C=242，X=0.15,yv=0.35,m=0.2。修正系數(shù)K見《切削手冊》表1.28即
K=1.44,Ksv=0.8,Kkv=1.04,Kkrv=0.81,kbv=0.97。
所以Vc=240×1.44×0.8×1.04×0.18×0.97/80×2×1.5=102.6(m/min)
d 、確定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns=1000vc/3.14dw=1000×102.6/3.14×65=523(r/min)
按機床說明書（見《工藝手冊》表4.2-8）,與523r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為480r/min及600r/min?，F(xiàn)取nw=600r/min如果選nw=480r/min,則速度損失太大。
所以實際切削速度為vc=122m/min
3.鉆孔Φ12mm
根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削速度與鉆孔同樣尺寸的實心孔時的進給量與切削速度的關(guān)系為：
f=(1.2-1.8)f
v=(1/2-1/3)v
式中f鉆，v鉆—加工實心孔是的切削用量。
現(xiàn)以知：
f=0.56mm/r (《切削手冊》表2-7)
v=19.25m/min (《切削手冊》表2.13)
并令
f=1.35 f=0.76mm/r 按機床選取 f=0.76mm/r
v=0.4 v=7.7m/min
ns=1000/3.14D=1000×7.7/3.14×12=204r/min
按機床選取 n=200r/min
所以實際切削速度 v=3.14×12×200/1000=75m/min
第三章 車床夾具與銑床夾具的設(shè)計
為提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，設(shè)計專用夾具。
經(jīng)過老師的知道與協(xié)商，決定設(shè)計第3道工序與第5道工序，它們分別是精車水泵葉輪的底面和精銑水泵葉輪的兩條互成90的槽。
3.1 CA6140車夾具的設(shè)計
根據(jù)第3道工序本夾具將用于CA6140臥式車床，刀具為45硬質(zhì)合金車刀，對工件的端面進行加工。
3.1.1 問題的提出
本夾具主要用于精車水泵葉輪的底面，這個面只要求加工到尺寸4mm，對其他的孔以及面沒有一定的技術(shù)要求。在加工本道工序是，是作為其他工序的粗基準，應(yīng)此，在加工本道工序是，主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而精度不是最主要的問題。
3.2 夾具設(shè)計
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程會問題百出，甚至造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
粗基準的選擇：對于一般的回轉(zhuǎn)體零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。對于本零件來說，由零件圖可知，如果以Φ42mm的外圓表面做基準（4點定位），否則可能造成外圓表面的變形。按照有關(guān)粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面是，應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準），現(xiàn)在水泵葉輪的底面只對它的對面有4mm的厚度要求，其設(shè)計基準應(yīng)該是葉輪的底面對面作誒主要定位面，是該工件的粗基準，限制工件的3個自由度，其次選擇水泵葉輪的中心孔定位，限制2個自由度，總共限制了工件的5個自由度。工件的徑向移動對加工面沒有任何影響。定位尺寸從定位面到水泵葉輪毛坯的底面是6mm。
因為該夾具用于加工批量不大的場合，加工要求相對來說并不高，應(yīng)此，決定采用手動夾緊。
定位方案和夾緊如圖（3-1）所以：
圖3-1水泵葉輪
3.3夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.3.1定位元件的選用：
本夾具定位元件采用平頭支撐釘（A型）和定位心軸，套類和盤類工件加工是，為保證外圓和端面與內(nèi)孔軸線間的位置精度，常以孔定位，在心軸上定位。
支撐釘主要用于精基準的定位，定位面是平面。材料為45cr優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，支撐釘與工件定位基面的接觸的表面，尺寸精度不低于IT8，定位元件—支撐釘?shù)墓ぷ鞅砻娲植诙却笥赗a1.6微米，選用Ra0.8或Ra0.4，采用調(diào)整法和修配法提高裝配精度，保證支撐釘在同一個平面上。
定位心軸的材料選用45鋼，心軸外圓柱表面與工件定位面配合的表面，尺寸精度不低于IT8，選用IT7或IT6制造，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，提高表面硬度和耐磨性。硬度HRC55-62。該心軸為剛性心軸的結(jié)構(gòu)形式。是間隙配合的心軸，多用于定心精度不高生產(chǎn)批量不大的場合，要求水泵葉輪以孔和端面組合定位。
3.3.2 夾緊方案的選擇
本夾緊方案采用夾緊螺母、墊圈與心軸聯(lián)結(jié)夾緊，通過于心軸的聯(lián)結(jié)把水泵葉輪固定到夾具上，心軸的具體形狀尺寸等見圖紙車夾具中心軸。當工件加工完畢后，松開螺母，卸下工件。在裝上下一個工件，夾緊后即可加工下底面。由于采用手動夾緊，也只能用于中小批生產(chǎn)的場合。
3.3.3夾具體的設(shè)計
夾具體是與車床聯(lián)結(jié)的元件，車床夾具體材料為HT200，盤形零件，夾具體為鑄件。
3.3.4支架的設(shè)計：
加工前，水泵葉輪在夾具上獲得正確的位置后，還必須在夾具上設(shè)置夾緊機構(gòu)，將水泵葉輪夾緊，以保證水泵葉輪在切削力、離心力等外力作用下仍然保持定位是所占據(jù)的位置不變。
a)夾緊里的方向：夾緊里的方向朝向向工件的主要定位面，以保證水泵葉輪的定位精度。根據(jù)加工要求，在水泵葉輪的底面上車削，要保證孔與端面的垂直度和4mm的厚度，根據(jù)加工要求，以水泵葉輪底面的對面為主要定位面，夾緊里的方向應(yīng)該朝向底面，這樣能保證定位可靠，滿足上述要求。
b)夾緊里的作用點：夾緊力的作用點應(yīng)正對定位元件或落在定位元件的支撐范圍內(nèi)，以保證水泵葉輪的定位可靠。夾緊力的作用點應(yīng)處在水泵葉輪剛性較好的部位，減小了夾緊變形。這種措施對于剛性較差的水泵葉輪很重要，夾緊水泵葉輪時，若夾緊力作用在水泵葉輪的圓柱薄壁上，會使水泵葉輪產(chǎn)生交大的變形，所以夾緊里作用在剛性較好的凸臺處，因為他的軸向剛度比徑向剛度大。
c)夾緊力的大?。簥A緊力的大小，對工件的定位可靠性，工件和夾具的變形，夾緊機構(gòu)的復(fù)雜程度和傳動裝置的選擇都有很大的影響。
夾緊力的大小涉及復(fù)雜的動態(tài)平衡問題，所以只能作粗略估算。計算是以主切削力為依據(jù)與夾緊力建立靜平衡方程，解此方程來求夾緊里的大小?？紤]到切削力大小在加工過程中受到工件材質(zhì)不均勻、刀具磨損等因素影響，在考慮到工件在實際加工工程中還會受到慣性力和來自工件自重等外力因素。所以對按靜力平衡求得的夾緊力大小還必須乘以安全系數(shù)加以修正，作為實際所需要的夾緊力數(shù)值。
即：
F=KF
式中：F為實際所需的夾緊力，單位：N ；F為理論上的夾緊力；K為安全系數(shù)，通常K=1.5-1.3。F=12000（N）
3.3.5夾緊元件結(jié)構(gòu)：
本夾具夾緊元件采用夾緊螺母、墊圈與中心定位心軸夾緊。
3.3.6夾具與工作臺的聯(lián)結(jié)方式：
? 夾具是通過過渡盤固定在車床主軸上的，以此來確定夾具在機床上的位置。用4個M16的螺栓將夾具安裝在車床主軸上。
3.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。但由于是中小批生產(chǎn)，所以著眼與手動夾緊而不是采用自動、機動夾緊，因為這是降低成本的重要途徑。本道工序是精車水泵葉輪底面，切削力較小，為了夾緊工件，避免積聚結(jié)構(gòu)過于龐大。目前采取的措施是：提高毛坯制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力。選擇合理的夾緊機構(gòu)，盡量增加夾緊力。結(jié)果，本夾具總的感覺比較緊湊。車夾具的裝配圖以及零件圖分別見圖紙。
3.5臥式銑床夾具的設(shè)計
根據(jù)第5道工序夾具將用在臥式銑床上加工水泵葉輪上兩條互成90的十字槽。機床型號為X63臥式銑床。刀具為Φ10的指狀銑刀。
3.5.1問題的提出
槽寬 11mm、深11mm這兩條槽對Φ12H8的孔有一定的技術(shù)要求，要求每條槽相對于Φ12H8的軸線的對稱度為0.2，表面粗糙度為6.3。在加工本道工序時，兩條十字槽未經(jīng)加工，主要應(yīng)考慮機械加工的精度，而提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度為其次要因素。
3.5.2定位基準的選擇：
精基準的選擇主要應(yīng)考慮基準重合問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算?，F(xiàn)設(shè)計計算如下：
方案1：工件以底面及Φ800.05mm外圓為定位基準，共限制了工件的5個自由度。 a) 定位誤差的分析
如圖紙所示，工件以Φ800.05mm外圓柱面在定位元件的Φ80mm止口中定位，加工寬11mm的槽，要求槽的對稱度的定位誤差。
（a）分析：對稱度的工序基準Φ12H8的軸線與定位基準Φ800.05mm的軸線不重合，△≠0。工件定位基準與止口定位基準（Φ80mm）不重合，△≠0。定位基準可以任意方向移動。
（b）計算：
△=0.02mm （同軸度誤差）
△=T+T+X
=0.03+0.1+0.02
=0.15mm
△=△+△
=0.15+0.02
=0.17mm
這種定位方式的定位誤差太大，很難保證槽的對稱度要求。其原因：一方面是定位基準與工序基準不重合，另一方面是定位基面的公差太大。解決以上問題的措施是：
方案二：改用Φ12H8孔定位，使△=0。同時，由于Φ12H8孔的公差較小，△也將縮小。
計算：
此時 △=0(同軸度誤差)
△=D-d
=80.1-79.95
=0.15mm
△=△+△
=0.15+0
=0.15mm
方案三：提高定位基準面的制造精度，縮小△，如可將Φ800.05mm提高到Φ800.02mm，止口定位基準面的直徑改為Φ80mm經(jīng)過計算比較，通過方案二的這種方式，能夠滿足槽的對稱度要求。
3.5.3夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計：
夾具的總體結(jié)構(gòu)為盤類形狀。
3.5.4定位元件的選擇及要求：
本夾具選用的定位元件是一個定位銷和一個定位盤。定位銷采用的短圓柱銷，因為這種類型的銷適用與直徑在Φ50mm以下的孔定位。限制了水泵葉輪2個自由度。用一個定位盤上的面限制水泵葉輪底面的3個自由度。定位盤的定位基準面必須有足夠的精度，因為工件的定位是通過定位副的接觸實現(xiàn)的，定位盤的精度直接影響工件的定位精度，因此，該定位盤基面應(yīng)有足夠的精度，以適應(yīng)水泵葉輪的加工要求。
該定位盤應(yīng)有足夠的剛度和強度，定位盤不僅限制工件的自由度，還有支撐工件，承受夾緊力和切削力的作用，所以應(yīng)該有足夠的剛度和強度，以免使用中變形或破壞。
定位盤的耐磨性要好，水泵葉輪的裝卸會磨損定位元件的定位基面，導(dǎo)致定位精度下降。
定位盤的工藝性要好，定位盤的結(jié)構(gòu)要求簡單，合理，便于加工，裝配和更換。
定位盤的材料：HT200。
3.5.5夾緊元件的選擇：
本夾具夾緊元件，采用移動壓板。
3.5.6夾具體的設(shè)計：
夾具材料選用HT200，盤類結(jié)構(gòu)。夾具體采用鑄件。
3.5.7夾緊方案的設(shè)計：
夾緊力的作用點在水泵葉輪定位基面的對面，落在定位盤的支撐范圍內(nèi)，保證定位可靠，作用點處在水泵葉輪剛性較好的部位，減小了夾緊變形。
夾緊力的方向：夾緊力的方向朝向水泵葉輪定位底面以保證水泵葉輪的定位精度。該夾緊力方向有利于減小夾緊力，在工件上銑床上銑削，夾緊力因于銑削軸向力工件的重力同向，切削力、重力由夾具的固定支承承受。切削扭矩由夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力矩平衡，軸向力和重力所產(chǎn)生的摩擦力矩有利于減小所需夾緊力。故所需夾緊力可最小。
夾緊力對工件定位可靠性、工件和夾具的變形、夾緊機構(gòu)的復(fù)雜程度和傳動裝置的選擇有很大的影響。夾緊力的大小計算涉及到復(fù)雜的動力平衡問題，這里只作粗略的估算。
F=KF=1.5×600=900N
1. 夾緊元件的結(jié)構(gòu)：在夾緊機構(gòu)中多數(shù)是以斜契夾緊機構(gòu)、螺旋夾緊機構(gòu)以及偏心夾緊機構(gòu)為基礎(chǔ)構(gòu)成的，這三種夾緊機構(gòu)合稱為基本夾緊機構(gòu)。
本夾緊機構(gòu)采用螺旋夾緊機構(gòu)，他的結(jié)構(gòu)形式變化最多，選用典型的移動壓板，他的結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便。
2. 夾具與工作臺安裝聯(lián)結(jié)方式：本銑夾具通過定位鍵與銑床工作臺T形槽的配合來確定夾具在機床上的位置。定位鍵采用沉頭螺釘固定在夾具體底面的縱向槽中，使用兩個，兩定位鍵的距離比較遠，定位精度較好。定位鍵與夾具體的配合為H7/H6。為提高夾具安裝精度，定位鍵的下部（與工作臺T形槽配合 部分）可留有余量進行修配，或者在安裝夾具時使定位鍵一側(cè)與工作臺T形槽靠緊，以減小軸間隙的影響。
銑床夾具的夾具體設(shè)計有耳座，并通過四個M16的螺栓將夾具緊固在機床的工作態(tài)T形槽中，耳座的間距與T形槽的間距一致。
3.6夾具設(shè)計及操作的簡單說明
本夾具用在臥式銑床上加工水泵葉輪上兩條互成90的十字槽。
工件以底面Φ12H8的孔及底面在定位銷和定位盤的端面上定位，并使葉輪上的葉片與壓板頭部的缺口對中，夾緊時，旋轉(zhuǎn)螺母，通過杠桿聯(lián)動使兩壓板同時夾緊工件。
當一條槽加工完畢后，扳手順時針轉(zhuǎn)動，使分度盤與夾具體之間松開。分度盤下端沿圓周方向分布有四條長度為1/4周長的斜槽。然后逆時針轉(zhuǎn)動分度盤，在斜槽面的推壓下定位銷逐漸退入夾具體的襯套中，當分度盤轉(zhuǎn)過90位置時，定位銷依靠彈簧彈出，落入第二條斜槽中，再反靠分度盤使定位銷與槽壁貼緊，用扳手把分度盤拉緊在夾具體上，即可加工另一條槽。由于分度盤上的四條槽為單向升降，因此分度盤也只能單向旋轉(zhuǎn)分度。
該夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。但分度精度受到分度盤的四條斜槽制造精度的影響，故適用于加工要求精度不高的情況下。另外采用鑄鐵定位盤，也只能用于加工批量不大的場合。
銑床夾具的裝配圖及夾具主要零件圖分別見圖紙。
第四章 總結(jié)
通過一段時間的設(shè)計研究，整個設(shè)計工作已經(jīng)完成。本人設(shè)計了一套車夾具和一套銑夾具。其設(shè)計本方案與實際生產(chǎn)相吻合，能夠解決企業(yè)一些基本的實際問題。
本設(shè)計方案和類似的夾具相比，能正確的解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。但是還有一些地方做的不夠完善，需要進一步改進和研究，本夾具設(shè)計對夾緊力的計算只是粗略的估算，車夾具安裝還需要調(diào)試，夾具的夾緊改為其他夾緊方式可能會更好的提高生產(chǎn)效率。此外經(jīng)過最后檢查發(fā)現(xiàn)銑夾具上缺少一個對刀塊根據(jù)銑床夾具的結(jié)構(gòu)我選擇了側(cè)裝對刀塊JB/T8031。4-1995在此補充說明。
我在這次的畢業(yè)設(shè)計的過程中，專業(yè)知識得到一次全賣弄的復(fù)習(xí)和提高。在以下各個方面得到了很好的鍛煉：
1. 能熟練運用機械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的知識。
2. 提高了機構(gòu)設(shè)計能力，通過設(shè)計夾具訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
3. 學(xué)會使用手冊以及圖表資料，掌握與夾具設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱、出處，做到了熟練運用。
總而言之，通過這次畢業(yè)設(shè)計，我對自己不久未來將要從事的工作進行了一次很好的適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉了自己獨立分析問題、解決問題的能力，也為以后從事的工作鋪墊了基石。
由于本人能力、經(jīng)驗等各方面不足的限制，所在設(shè)計中難免有不足之處，歡迎參考、查閱者給予批評指正。
致謝
論文脫稿之際，特此感謝指導(dǎo)張佳興老師為我講解新技術(shù)、提供具有代表性的課題，材料，以及在我遇到難題時及時的精心為我解答，使我順利的完成了此次的畢業(yè)設(shè)計。對張佳興老師嚴謹、細致、認真的作風(fēng)致以崇高的敬意。對張佳興老師細心的指導(dǎo)和付出的心血表示衷心的感謝！
南通職業(yè)大學(xué)的諸位老師在我撰寫畢業(yè)論文過程中以及在學(xué)校期間，給予了很多幫助和支持。為此再次向他們表示誠摯的謝意！
向所有關(guān)心、支持、幫助過我的各位老師、同學(xué)、朋友們表示感謝！
最后，向熱心評審本論文和參加答辯的各位老師致以由衷的感謝！
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