水泵叶轮夹具及工艺的设计（全套含CAD图纸）
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1 附录 1 外文翻译 基于事例推理的夹具设计研究与应用 摘要 :根据基于事例的设计方法 ,提出采用工序件的特征信息和夹具的结构特征信息来描述夹具的相似性 ,并建立了包括这 2方面主要特征信息为基础的事例索引码 ,设计了事例库的结构形式 ,创建了层次化的事例组织方式 ;同时 ,提出了基于知识引导的夹具事例检索算法 ,以及事例的修改和采用同族事例码进行相似事例的存贮 ,形成了基于事例推理的夹具设计 并取得了令人满意的使用效果 . 关键词 : 基于事例的推理 夹具设计 具是以确定工件安全定位准确为目的的装置，并在加工过程中保持工件与刀具或机床的位置一致不变。因为夹具的结构依赖于产品的特点和在企业规划中加工工序的地位 ,所以它的设计是制造过程中的瓶颈 ,制约着效率的提高 . 夹具设计是一个复杂的过程 ,需要有从大量的设计论文中了解质量知识的经验，这些设计论文包括工件的结构设计、涉及加工工艺，和加工环境。当用这些擅长绘制详细设计图的传统的 具（如 )时 ,这仍然是一项非常耗时的工作，但是利用以往的设计经验和资源也不能提供一些益处 ,而这正是提高效率的关键因素 . 基于事例推理 (的方法适应以往个案解决的办法 ,建立一个新问题的方法 ,主要有以下四步骤 :检索、利用、修改 ,并保留 为提出一个类似的情况 ,和采用一些修改 ,似乎不言自明 ,而且比人类更直观 在注射成型及设计、建筑设计、模具设计投死 , 规划过程中 ,还有夹具设计 . 孙用六个数字组成代码参数 ,包括工件的形状、机械部分、轴衬 ,第一定位装置 ,第二定位装置和夹紧装置 . 但这个系统不能 用于除钻床夹具外的其他夹具类型 ,不能解决储存需要保留的同一参数代码的问题 ,这在 是非常重要的 . 1 事例参数和事例图书馆的建立 例参数 事例参数应该由工件的所有的特征组成，来区别不同的夹具 . 使用他们能够使操作方便 . 因为零件的形状是多种多样的 , 在生产企业中制造的技术要求也不断发展 ,许多特征作被用做事例参数将会使搜索速度降低 ,其主要特征是不 2 重要的 ,因为分配给每个特征的比重必须减少 . 另一方面 ,事例参数包含所有的特征是困难的。 因此 ,考虑到实际和快速设计的需求 ,事例参数要包含工件的主要特征和 夹具的结构。事例参数代码由 16 位数组成： 13 位数是事例特征 3 位数是事例识别数字。 前 13 位数代表 13 个特征。 每个数字与特征的一个属性相一致 ,这可能是*、 ？ 、 1、 2， ， A、 B, ， Z， ，等其中的一个。其中， *是指任何一个 ,?代表不确定 ,0代表没有。 系统规定 :夹具的类型，工件的形状，位置模式不能是 *和 ?。在设计系统时 ,三个项目的属性信息没有这些选择 ,这就意味着必须选择确定的属性。 最后三位数是事例识别号码 ,如果事例特征的 13 位数是一样的 ,这三个数字就 用来区别他们。 该系统还规定 :000是用于修正的一个典型事例 ,其他事例 001、 002、 ,这些是用于设计师查找参考事例的 . 如果其中一个偶尔需要改变成典型事例 ,首先它必须要求改成 000,前面的自动变成参考事例 . 事例索引码的结构如图 1 所示。 1 夹具类型； 6 工件重量； 11 夹紧模型； 2 工件形状； 7 工件刚度； 12 夹具体； 3 工件材料； 8 加工内容； 13 其他； 4 批 量； 9 过程所有物； 14 到 16 事例识别码； 5 工件比例； 10 定位模型； 图 1 事例索引码的结构 例库 事例库由许多预定义的事例组成。事例的描述是基于事例推理的最重要的问题之一。所以由索引码复合。 例的层次化 夹具的结构相似被认为是整个夹具，成分和内容相似。所以，整个夹具事例库，成分事例库，夹具的成分事例库形成相同。整个夹具的设计资料通常是由工件资料和工件加工资料组成 ,这就意味着夹具的设计应满足特别功能的需求 成分组成，它是用功能成分的名字和数字来进行描述 3 的。成分事例代表成员（成分功能和其他结构成分，主要驱动参数，数字，和它们的约束关系）。成分事例（夹具的最低层）是功能成分和和其他成分的结构。在现代夹具设计中有很多参数化准件和普通非标准件。所以成分事例图书馆应记录特殊参数和保持它们的方法。 2 事例修改的策略 在基于事例的夹具设计中，最重要的是相似点的修改，这样能有助于获得最相似的事例，以及缩短适应时间。根据夹具设计的需求，事例修改的策略使最接近的事例方法和知识指导结合起来。首先在深度上查找，然后在宽度上；知识指 导策略意味着在来自客观事物根源的知识规则上查找，这就要首先查找固定类型，然后查找工件的形状，第三查找定位方法。例如，如果事例索引码包括夹具类型的磨削夹具，就只查找所有的磨削夹具，然后查找工件形状的盒子，第三查找一个平面两个销的定位方法。如果没有合适的，就查找深度标点，然后回到最上层，然后再找所有与宽度相关的事例。 修改方法： 1） 根据夹具事例库的事例索引信息，查找有关事例库。 2） 将事例索引码与事例库的每个事例码匹配，然后计算相似尺寸的价值。 3） 整理相似尺寸的次序，最大的架子是最类似的事例。 两个事例之间的相似 点是基于两个事例特征之间的相似点。相似点尺寸的计算依靠特征的类型。相似点的价值可以通过数字化的价值来计算，例如比较重量分别是 50 20工件。非数字化的价值也能计算，例如，现在前13 位索引码都是非数字化的价值。一个夹具的相似尺寸的计算公式如下： 其中 S 表示通用夹具的相似尺寸， n 表示索引特性数， 表示每个特性的重量，表示事例库中特性 和相关夹具的特性 的相似尺寸。同时，数值计算如下： 4 其中 表示第 i 个特征的索引特性值， 表示事例库中第 j 个事例的 第 i 个特征的特性值。 所以有两种方法选择相似夹具。一个方法是建立数值。如果通用事例的相似尺寸值比给定的数值小，这些事例就不能选来作相似事例。事例库最初建立的时候，只有一些事例，数值可以建小一点。如果有大量的相似事例，数值就应该建的大一些。另外一个方法是只建立相似事例的数字（例如 10），这是类型单里相似尺寸的最大值。 3 事例的修改和存储 例的修改 夹具设计中相似事例的修改包括以下三个阶段： 1） 成分的替代 2） 保持形式不变，调整成分的特性 3） 模型重新设计 如果夹具的成分是普通的物品，它们能通过 使用工具被修改，代替以及删除，这些已经被设计好了。 例的存储 在将一个新的事例保存到事例库之前，设计者必须考虑保存是否有价值。如果这个事例不能增加系统的知识，就没有必要把它保存到事例库里。如果它有价值的话，设计者在保存之前必须分析一下，看看这个事例是否作为标准事例或参考事例被存储了。一个标准事例是一个描述同族事例主要特征的标准。一个同族事例是有事例库中索引码前 13 位相同而最后三位不同的那些事例组成的。一个标准事例的最后三位通常是“ 000”。一个参考事例属于同族标准事例， 5 最后三位用不同数字区分。 从被解释的概念中，可采用以下方法： 1）如果一个新的事例和任何一个存在的事例族一致，和一个存在的标准事例的前 13 位数相同，那么这个事例就不能存储因为已经这种标准事例了。或者只能作为一个参考事例保存（最后三位不是“ 000”，而且和其它的不一样）在事例库中。 2）如果一个新的事例和任何一个存在的事例族一致，并且被认为代替这个事例族要比以前的标准事例好，那么这个标准事例就被这个新的事例代替，以前的标准事例作为一个参考事例保存。 3）如果一个新的事例和任何一个存在的事例族不一致，一个新的事例族将会自动产生，并 作为标准事例保存到事例库中。 4 夹具设计中基于事例推理的过程 根据夹具设计的特性，夹具设计的基本信息，例如夹具的名字，零件，生产和设计者等等，必须先输入。然后，输入或设计工件的模型。输入有关工件的细节信息，建立事例索引码，然后 始依靠相似尺寸查找相似事例，选出最相似的事例。如果需要的话，事例要满足通用性设计，再存储到事例库中。程序流程图如图 2 所示 图 2 基于事例推理的夹具设计流程图 6 5 基于事例推理的夹具设计说明 这是一个工件如图 3 所示。材料是 45 钢，底座，形状为块状，生产批量为中批等。需要设计 成一个用来旋转孔的旋转夹具。 图 3 需要设计夹具的一个工件 （最大尺寸 80 工件的特征值，属性值，事例索引码和重量在表 1 中列出。 表 1 工件的事例索引码和重量 特征名称 特性值 索引码 重量 夹具类型 车床夹具 1 100 工件形状 块状 9 90 工件材料 中 碳钢 3 70 批量 中批 2 60 工件比例 小 5 60 工件重量 轻 5 60 工件刚度 硬度强 1 60 加工内容 孔 3 80 程序要求 完成加工 3 70 定位方法 三个平面 1 100 夹紧方法 不确定 ？ 90 夹具体 复合 4 80 其他 没有 0 60 7 通 过 查 找 和 计 算 相 似 点 ， 最 相 似 的 事 例 的 事 例 索 引 码是19325513321402000，细节信息在表 2 中列出。 表 2 最相似事例的事例索引码 特征名称 特性值 索引码 夹具类型 车床夹具 1 工件形状 块状 9 工件材料 中碳钢 3 批量 中批 2 工件比例 小 5 工件重量 轻 5 工件刚度 硬度强 1 加工内容 孔 3 程序要求 完成加工 3 定位方法 三个平面 1 夹紧方法 不确定 ？ 夹具体 复合 4 其他 没有 0 相似点的计算如下： 所以夹具的相似尺寸值是 是在事例库中用于设计的最相似的事例，最相似的事例的结构如图 4 所示 8 图 4 最相似的夹具 当成分替代，修改定位模型和夹紧模型，以及调节相关尺寸之后，新的夹具被设计出来，图形如图 6 所示 图 5 需要设计的新夹具 因为在事例库中没有相似夹具，新夹具被储存到事例库中。事例索引码是19325523311402000。 6 结论 基于事例推理，作为一个问题解决的方法，是一个比模仿人类思想的专业系统更有效的方法 ，已经在很多难获取知识的领域里得到发展。基于事例推理的优点如下：它和人类的思想很相似；一个事例库通过保存新事例获得自学能力，它比有惯例库更快更容易，它可以更好的传递和解释新的知识，这和惯例库有 9 很大的不同。基于事例推理中提出的一个夹具设计的框架已经被实行了，使用的是支持基础数据的 ， 脑绘图软件。这个框架也已经和普通成分库和典型夹具库结合起来。这个发展的标准系统，用于航空项目，帮助夹具设计者提高设计效率和重新使用先前的设计资源。 1 O m is on of up on of at of in K K a to of m to im e. a of m e AD ), . is am m to an s So m e of of m s of of m in m it is in of m 613 33”,“？”,“1”,“2”,“A”,“B”,“Z”, *”m ?”0”. s m of e, of 000”is 01”,“002”, to be If it m 00”, er is im of is as ed of es em (m of In m m 2im of e of of if m of s:1)to of )of m 3is of m of of At e e, If of sm If is to of m m of ) )m on m of it is it it to is as 3of 00”e ) If a m it 3Or is 00”,e If a m at If m e m of m of is or m m is of e of m to m p m is in as a is a m an an in m it an m is a im +, as 2m m 南通职业大学 机械工程 系 机械制造与自动化 专业 毕 业 设 计 任 务 书 一、题目及专题： 、 题目 水泵叶轮夹具及工艺的设计 、专题 二、课题来源及选题依据 在实际生产过程中，很多行业中一些形状较复杂产品特别是加工批量较大的零件 ， 利用通用夹具难以装夹。即便 勉强 可以装夹 但 零件的装夹和 加工难度 也同时提高， 精度难以保证 ，工人劳动强度提高，所耗工时增加，成本提高， 加工生产效率低 。 为了便于零件的装夹和加工同时保证加工质量，降低工人劳动强度， 降低 成本，提高 生产 加工效率 需要 使用 专用夹具 。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 0 不少于二张。 数不少于 5000 字。 3. 本设计为水泵叶轮的夹具与工艺设计，所设计的夹具 应使 工件的 夹紧准确可靠 便于 装夹 和 加工 ，能满足实际使用需求。 4 水泵叶轮的 加工工艺的制定合理可行。 四、接受任务学生： 机制 054D（数控） 班 姓名 丁进选 五、开始及完成日期： 自 2007 年 11 月 18 日 至 2008 年 2 月 28 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 院长 (系主任 ) 签名 年 月 日 编号 南通职业大学 毕 业 设 计 题目： 水泵叶轮夹具及工艺的设计 机械工程系 系科 机械制造与自动化 专业 学 号： 050108114 学生姓名： 丁进选 指导教师： 张佳兴 08 年 1 月 1 南通职业大学 毕业设计 报告书 题 目 水泵叶轮夹具及工艺的设计 姓 名 丁进选 学 号 050108114 专 业 机械制造与自动化 指导教师 张佳兴 职 称 2008 年 1 月 2 水泵叶轮夹具及工艺的设计 报 告 书 课题来源 对车间的观察，及自己的兴趣爱好，对 不规则零件和形状较复杂零件如何加工和装夹 产生了浓厚的兴趣。现在决定以次为课题，进行 水泵叶轮夹具及加工工艺的 设计。 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） 专用夹具 操作方便、省力、安全 便于零件装夹加工同时能保证零件的加工精度，降低了劳动生产强度，降低生产成本，提高生产效率。 研究内容 目前要解决如下问题： 定位 水泵叶轮的加工工艺过程 。 设计 夹具 满足零件加工 要求 能提高加工生产率 ， 操作方便、省力、安全，具有一定使用寿命和较低的夹具制造成本 ， 具有良好的结构工艺性：便于制造、检验、装配、调整、维修。 3 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 按照设计任务，根据调查研究所提供的权据和有关技术资料，进行以下工作： 进行数据计算、 绘制有关图纸，编写技术文件等。 其基本内容如下： 1） 绘制被加工零件工序图。 2） 部件装配图设计。 3） 按规定格式编制设计计算说明书。 研究计划及预期成果 加工工艺符合实际生产情况， 夹具 满足零件加工要求 能提高加 工生产率 ， 操作方便、省力、安全，具有一定使用寿命和较低的夹具制造成本 ， 具有良好的结构工艺性：便于制造、检验、装配、调整、维修。 特色或创新之处 专用夹具是根据工件的加工要求，以通用部件与一些定制部件组合而成的。它能满足 零件加工工序的精度要求， 能提高加工生产率 ， 操作方 便、省力、安全 。 已具备的条件和尚需解决的问题 设计零件为： 水泵叶轮 ，按图中加工位置加工 80 底面和两条相互垂直的槽 ，材料为 本文详细论述了 零件加工 工艺以及零件装夹方案 方面的探讨，包括 加工工艺的确定，工件夹紧方案的选择 ， 切削用量的计算，机床的选择。 学 毕 业 设 计 说 明 书 学生姓名： 学 号： 学 院： 专 业： 题 目： 水泵叶轮的加工工艺及夹具设计 指导教师： 职称 : 职称 : 20*年 12 月 5 日 目录 报告书 1 摘 要 3 第一章 前言 5 机床技术各方面的发展 5 铣床加工的特点 6 铣床加工的顺序 6 第二章 零件的分析 8 零件的作用 8 零件的工艺分析 10 第三章 车床夹具与铣床夹具的设计 14 夹具的设计 14 夹具的设计 14 夹具结构的设计 15 夹具设计及操作的简要说明 17 卧式铣床夹具的设计 17 第 4 章 总结 22 致谢 23 参考文献 24 摘要 在实际生产过程中，很多行业中一些形状较复杂产品特别是加工批量较大的零件，利用通用夹具难以装夹 。即 便 勉 强 可 以 装夹但零件的装夹和加工难度也同时提高，精度难以保证，工人劳动强度提高，所耗工时增加，成本提高，加工生产效率低。 为了便于零件的装夹和加工同时保证加工质量，降低工人劳动强度，降低成本，提高生产加工效率需要使用专用夹具。 本 课 题 主 要 是 对 水 泵 叶 轮 的 机 械 加 工 工 艺 规 程 的 设 计 及 工艺装备的设计（年产量为 10000 件 ）， 为 企 业 解 决 实 际 的 问 题 。针对该水泵叶轮的尺寸特殊性、加工工序和机床的良好使用，则需设计一套专用夹具，从而确保车削水泵叶轮 80 底面和铣削 水泵叶轮 两条相互垂直的槽的精度，提高生产效率，保证零件的产 量。 本课题的设计综合运用了我们所学的机械制图、机械设计基础 、机 床 概 论 、机 械 制 造 工 艺 学 、机 床 夹 具 设 计 等 专 业 理 论 知 识 。 关 键 词 ： 水 泵 叶 轮、 工 艺 、 夹 具 。 In in of of of to if of it is to of by of In to of at of of to of of of up 0,000), to of of to a so as to 80 to of of of of we as 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 1 学 毕 业 设 计 说 明 书 学生姓名： 学 号： 学 院： 专 业： 题 目： 水泵叶轮的加工工艺及夹具设计 指导教师： 职称 : 职称 : 20*年 12 月 5 日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 2 目录 报告书 1 摘 要 3 第一章 前言 5 机床技术各方面的发展 5 铣床加工的特点 6 铣床加工的顺序 6 第二章 零件的分析 8 零件的作用 8 零件的工艺分析 10 第三章 车床夹具与铣床夹具的设计 14 夹具的设计 14 夹具的设计 14 夹具结构的设计 15 夹具设计及操作的简要说明 17 卧式铣床夹具的设计 17 第 4 章 总结 22 致谢 23 参考文献 24 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 3 摘要 在实际生产过程中，很多行业中一些形状较复杂产品特别是加工批量较大的零件，利用通用夹具难以装夹 。即便勉强可以装夹但零件的装夹和加工难度也同时提高，精度难以保证，工人劳动强度提高，所耗工时增加，成本提高，加工生产效率低。 为了便于零件的装夹和加工同时保证加工质量，降低工人劳动强度，降低成本，提高生产加工效率需要使用专用夹具。 本 课 题 主 要 是 对 水 泵 叶 轮 的 机 械 加 工 工 艺 规 程 的 设 计 及 工艺装备的设计（年产量为 10000 件 ），为企业解决实际的问题。针对该水泵叶轮的尺寸特殊性、加工工序和机床的良好使用，则需设计一套专用夹具，从而确保车削水泵叶轮 80底面和铣削 水泵叶轮 两条相互垂直的槽的精度，提高生产效率，保证零件的产 量。 本课题的设计综合运用了我们所学的机械制图、机械设计基础、机床概论、机械制造工艺学、机床夹具设计等专业理论知识 。 关 键词 ： 水泵叶轮、工艺、夹具。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 4 In in of of of to if of it is to of by of In to of at of of to of of of up 0,000), to of of to a so as to 80 to of of of of we as 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 5 水泵叶轮夹具及工艺的设计 课题来源 对车间的观察，及自己的兴趣爱好，对不规则零件和形状较复杂零件如何加工和装夹产生了浓厚的兴趣。现在决定以此为课题，进行水泵叶轮夹具及加工工艺的设计。 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） 专 用夹具 操作方便、省力、安全便于零件装夹加工同时能保证零件的加工精度，降低了劳动生产强度，降低生产成本，提高生产效率。 研究内容 目前要解决如下问题： 定位水泵叶轮的加工工艺过程。设计夹具 满足零件加工要求 能提高加工生产率，操作方便、省力、安全，具有一定使用寿命和较低的夹具制造成本，具有良好的结构工艺性：便于制造、检验、装配、调整、维修。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 按照设计任务，根据调查研究所提供的权据和有关技术资料，进行以下工作：进行数据计算、 绘制有关图纸，编写技术文件等。 其基本内容如 下： 1） 绘制被加工零件工序图。 2） 部件装配图设计。 3） 按规定格式编制设计计算说明书。 研究计划及预期成果 加工工艺符合实际生产情况， 夹具 满足零件加工要求 能提高加工生产率，操作方便、省力、安全，具有一定使用寿命和较低的夹具制造成本，具有良好的结构工艺性：便于制造、检验、装配、调整、维修。 特色或创新之处 专用夹具是根据工件的加工要求，以通用部件与一些定制部件组合而成的。它能满足 零件加工工序的精度要求， 能提高加工生产率 ， 操作方便、省力、安全。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 6 已具备的条件和尚需解决的问题 设计零件为：水泵叶轮，按 图中加工位置加工 80 底面和两条相互垂直的槽，材料为 本文详细论述了零件加工工艺以及零件装夹方案方面的探讨，包括加工工艺的确定，工件夹紧方案的选择，切削用量的计算，机床的选择。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 7 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 8 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 9 摘要 在实际生产过程中，很多行业中一些形状较复杂产品特别是加工批量较大的零件，利用通用夹具难以装夹。即便勉强可以装夹但零件的装夹和加工难度也同时提高，精度难以保证，工人劳动强度提高，所耗工时增加，成本提高，加工生产效率低。 为了便于零件的装夹和加工同时保证加工质量，降低工人劳动强度，降低 成本，提高生产加工效率需要使用专用夹具。 本 课 题 主 要 是 对 水 泵 叶 轮 的 机 械 加 工 工 艺 规 程 的 设 计 及 工艺装备的设计（年产量为 10000 件 ），为企业解决实际的问题。针对该水泵叶轮的尺寸特殊性、加工工序和机床的良好使用，则需设计一套专用夹具，从而确保车削水泵叶轮 80底面和铣削 水泵叶轮 两条相互垂直的槽的精度，提高生产效率，保证零件的产量。 本课题的设计综合运用了我们所学的机械制图、机械设计基础、机床概论、机械制造工艺学、机床夹具设计等专业理论知识 。 关 键词 ： 水泵叶轮、工艺、夹具。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 10 In in of of of to if of it is to of by of In to of at of of to of of of up 0,000), to of of to a so as to 80 to of of of of we as 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 11 第一章 前言 床技术各 方面的发展 装 备 工 业 的 技 术 水 平 和 现 代 化 程 度 决 定 着 整 个 国 民 经 济的 水 平 和 现 代 化 程 度 ， 机 床 技 术 及 装 备 是 发 展 新 兴 高 新 技 术产 业 和 尖 端 工 业 （ 如 信 息 技 术 及 其 他 产 业 、 生 物 技 术 及 起 产业 、 航 空 、 航 天 等 国 防 工 业 产 业 ） 的 使 能 技 术 和 最 基 本 的 装备 。 马 克 思 曾 经 说 过 “ 各 种 经 济 时 代 的 区 别 ， 不 在 于 生 产 什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产。”制造技术的装备 就 是 人 类 生 产 活 动 的 最 基 本 的 生 产 资 料 ， 而 车 床 技 术 又 是当 今 先 进 制 造 技 术 和 装 备 最 核 心 的 技 术 。 当 今 世 界 各 国 制 造产 业 广 泛 采 用 数 控 车 床 技 术 ， 以 提 高 制 造 能 力 和 水 平 ， 提 高对动态多变市场的适应能力 和竞争能力。 效 率 、质 量 是先 进 制 造 技术 的 主体 。 高 速 、高 精 加工 技 术可极大的提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为 大现代制造技术之一，国际生产工程学会 （ ） 将其确定为世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产万辆的生产节拍是秒辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，起加工的零件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材 料 为 铝 或 铝 合 金 ， 只 有 在 高 切 削 速 度 和 切 削 里 很 小 的 情 况下，才能对这些筋、壁进行加工 。近来采 用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 12 件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性的到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 从 会 情 况 来 看 ， 高 速 加 工 中 心 进 给 速 度 可 达80m/至更高，空运行速度可达 100m/右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用公司，已经采用以高速加 工 中 心 组 成 的 生 产 线 部 分 代 替 组 合 机 床 。 美 国 床 进 给 速 度 最 大 可 达 60m/速为100m/速度达 2g，主轴转速已达 60000r/工一薄壁飞机零件，只用 30同样的零件在一般高速铣床加工需 3h,在普通铣床加工需 8h;德国 司的双主轴车床的主轴转速及加速度分别达 12000r/ 1g。 在加工精度方面，近 10 年来，普通级机床的加工精度已由 10m 提高到 5m ， 精 密 加 工 中 心 则 从 3m,提 高 并且超精密加工精度已开始进入纳米级 （ 。 在可靠性方面，国外数控车床装置的 已达 6000服系统的 达 到 30000h 以上，表现非常高的可靠性。为了实现告诉、高精加工 ，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。 床加工的特点： 1） 零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。 2） 能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。 3） 能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。 4） 加工精度高、加工质量稳定可靠。 5） 生产自动化程度高，可以减轻操作者的劳 动强度。有利于生产管理自动化。 6） 生产效率高。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 13 7） 从切削原理上讲，无论是端铣或周铣都属于断续切削方式，而不像车削那样连续切削，因此对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干切削状况下，还要求有良好的红硬性。 床加工的顺序： 加工顺序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序等，工序安排的科学与否将直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本。切削加工工序通常按以下原则安排： 1）先粗后精 当加工零件精度要求较高是都要经过粗加工、半精加工 、精加工阶段，如果精度要求更高，还包 括光整加工等几个阶段。 2）基准面先行原则 用作精基准的表面应先加工。任何零件的加工过程总是先对定位基准进行粗加工和精加工，例如轴类零件总是先加工中心孔，在以中心孔为精基准加工外圆和端面箱体类零件总是先加工定位用的平面及两个定位孔，再一平面和定位孔为精基准加工孔系和其他平面。 3）先面后孔 对于箱体、支架等零件，平面尺寸轮廓较大 ，用 平 面 定 位 比 较 稳 定 ， 而 且 孔 的 深 度 尺 寸 有 是 以 平 面 为 基 准的，故应先加工平面，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 毕 业 设 计 就 是 利 用 机 床 对 水 泵 叶 轮 进 行 的 加 工 设 计相应的夹具。本文从水泵叶轮的工艺分析、车床夹具的设计、铣床夹具的设计几个方面予以阐述。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 14 第二章 零件的分析 件的作用 题 目 所 给 的 零 件 是 水 泵 叶 轮 ， 位 于 传 动 轴 的 端 部 安 装 在十 字 槽 内 。 主 要 用 于 传 递 扭 矩 ， 使 水 泵 获 得 动 力 ， 另 外 通 过 12孔配合，传递动力之用。 件的工艺分析 件的结构、形状、技术要求 零件的结构如图 （ 1所示：回转类零件水泵叶轮共有三个地方要加工，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 15 泵叶轮 A） 其一是水泵叶轮的两个相互垂直的十字槽，要求两条槽的对称度相对与 12轴线 是 面粗糙度是 四个槽的宽度尺寸为宽 11 11 其二 10 铸孔，表面粗糙度是 10 偏差 0。 B)其三是水泵叶轮的地面，加工的基本尺寸是 4面粗糙度是 零 件的 技术要 求： 3 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 16 纹、气孔等缺陷。 件的加工方法选择 表 1件的加工方法选择 加工面 加工方法 设备 刀具 定位夹紧 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 17 两条十字槽 铣 立铣 10 指状铣刀 以底面 3 点及其铸孔 2点定位在其底面对面夹紧 水泵叶轮底面 车，铣 铣 50 车刀，100 端铣刀 以底面对底面及其孔定位，在孔轴线方向沉孔处夹紧 孔 钻 钻床 12 麻花钻 以底面及其止口定位，在底面对底面夹紧 件的加工方案的选择 表 1购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 18 序号 工序名称 工序内容 设备及工艺装备 说明 1 铸 铸造 2 时效 3 车 车水泵叶轮底面至尺寸 4底面夹具，50 车刀 工件以毛坯对面为粗基准 4 钻 钻 12的中心孔 钻床， 12麻花钻，钻孔夹具 工件以底面及其止口定位 5 铣 铣两条十字槽，槽宽 111式铣床 立铣刀 101 工件以底面及中心孔定位 6 清洗、 去毛刺 7 检验 定切削用量及基本工时 1. 工序 3：车削水泵叶轮端面。本工序采用计算法确定切削用量。 a 、 加工条件 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 19 工件材料： 造 b 、加工要求 精车 80的底面，表面粗糙度为 6.3 c 、机床： 式车床 d 、刀具：刀片材料硬质合金 450 车刀，刀杆尺寸 1690, 0=150 ，0=120 ， r= （ 1）粗车水泵叶轮 80的底面 a 、以知毛坯长度方向的加工余量为 2 次加工 体方 向 )。 b 、进给量 f 根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称切削手册，当刀杆尺寸为 16 30f=1r c 、计算切削速度 按切削手册表 削速度的计算的计算公式为（寿命选 T=60 m m/其中 42， m=正系数 削手册表 所以40 2 102.6(m/d 、确定机床主轴转速 000000 65=523(r/按机床说明书 （ 见工艺手册表 ,与 523r/近的机床转速为购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 20 480r/00r/取 00r/80r/速度损失太大。 所以实际切削速度为 22m/2据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻孔同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度的关系为： f=()1/2) 加工实心孔是的切削用量。 现以知： r (切削手册表 2 (切削手册表 并令 f=r 按机床选取 f=r v= 000/000 12=204r/机床选取 00r/以实际切削速度 v=2200/1000=75m/第三章 车床夹具与铣床夹具的设计 为提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，设计专用夹具。 经过老师的知道与协商，决定设计第 3 道工序与第 5道工序，它们分别是精购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 21 车水泵叶轮的底面和精铣水泵叶轮的两条互成 900 的槽。 夹具的设计 根据第 3道工序本夹具将用于 式车床，刀具为 450 硬质合金车刀，对 工件的端面进行加工。 题的提出 本夹具主要用于精车水泵叶轮的底面，这个面只要求加工到尺寸 4其他的孔以及面没有一定的技术要求。在加工本道工序是，是作为其他工序的粗基准，应此，在加工本道工序是，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度不是最主要的问题。 具设计 基面的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，加工工艺过程会问题百出，甚至造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择：对于一般的 回转体零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。对于本零件来说，由零件图可知，如果以 424点定位），否则可能造成外圆表面的变形。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面是，应以这些不加工表面作为粗基准），现在水泵叶轮的底面只对它的对面有 4设计基准应该是叶轮的底面对面作诶主要定位面，是该工件的粗基准，限制工件的 3个自由度，其次选择水泵叶轮的中心孔定位，限制 2个自由度，总共限制了工件的 5个自由度。工件的径向移动对加工面没有任何影响。定位尺寸从定位面到水泵叶轮毛坯的底 面是 6 因为该夹具用于加工批量不大的场合，加工要求相对来说并不高，应此，决定采用手动夹紧。 定位方案和夹紧如图（ 3以： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 22 具的结构设计 位元件的选用： 本夹具定位元件采用平头支撑钉（ 定位心轴，套类和盘类工件加工是，为保证外圆和端面与内孔轴线间的位置精度，常以孔定位，在心轴上定位。 支撑钉主要用于精基准的定位，定位面是平面。材料为 45质碳素结构钢，支撑钉与工件定位基面的接触的表面， 尺寸精度不低于 位元件 支撑钉的工作表面粗糙度大于 用 用调整法和修配法提高装配精度，保证支撑钉在同一个平面上。 定位心轴的材料选用 45 钢，心轴外圆柱表面与工件定位面配合的表面，尺寸精度不低于 用 经过调质处理，提高表面硬度和耐磨性。硬度 心轴为刚性心轴的结构形式。是间隙配合的心轴，多用于定心精度不高生产批量不大的场合，要求水泵叶轮以孔和端面组合定位。 紧方案的选择 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 23 本夹紧方案采用夹紧螺母、 垫圈与心轴联结夹紧，通过于心轴的联结把水泵叶轮固定到夹具上，心轴的具体形状尺寸等见图纸车夹具中心轴。当工件加工完毕后，松开螺母，卸下工件。在装上下一个工件，夹紧后即可加工下底面。由于采用手动夹紧，也只能用于中小批生产的场合。 具体的设计 夹具体是与车床联结的元件，车床夹具体材料为 形零件，夹具体为铸件。 架的设计： 加工前，水泵叶轮在夹具上获得正确的位置后，还必须在夹具上设置夹紧机构，将水泵叶轮夹紧，以保证水泵叶轮在切削力、离心力等外力作用下仍然保持 定位是所占据的位置不变。 a)夹紧里的方向：夹紧里的方向朝向向工件的主要定位面，以保证水泵叶轮的定位精度。根据加工要求，在水泵叶轮的底面上车削，要保证孔与端面的垂直度和 4据加工要求，以水泵叶轮底面的对面为主要定位面，夹紧里的方向应该朝向底面，这样能保证定位可靠，满足上述要求。 b)夹紧里的作用点：夹紧力的作用点应正对定位元件或落在定位元件的支撑范围内，以保证水泵叶轮的定位可靠。夹紧力的作用点应处在水泵叶轮刚性较好的部位，减小了夹紧变形。这种措施对于刚性较差的水泵叶轮很重要， 夹紧水泵叶轮时，若夹紧力作用在水泵叶轮的圆柱薄壁上，会使水泵叶轮产生交大的变形，所以夹紧里作用在刚性较好的凸台处，因为他的轴向刚度比径向刚度大。 c)夹紧力的大小：夹紧力的大小，对工件的定位可靠性，工件和夹具的变形，夹紧机构的复杂程度和传动装置的选择都有很大的影响。 夹紧力的大小涉及复杂的动态平衡问题，所以只能作粗略估算。计算是以主切削力为依据与夹紧力建立静平衡方程，解此方程来求夹紧里的大小。考虑到切削力大小在加工过程中受到工件材质不均匀、刀具磨损等因素影响，在考虑到工件在实际加工工程中 还会受到惯性力和来自工件自重等外力因素。所以对按静力平衡求得的夹紧力大小还必须乘以安全系数加以修正，作为实际所需要的夹紧力数值。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 24 即： 位： N ； K 为安全系数，通常 K=2000（ N） 紧 元件结构： 本夹具夹紧元件采用夹紧螺母、垫圈与中心定位心轴夹紧。 具与工作台的联结方式： 夹具是通过过渡盘固定在车床主轴上的，以此来确定夹具在机床上的位置。用 4个 具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。但由于是中小批生产，所以着眼与手动夹紧而不是采用自动、机动夹紧，因为这是降低成本的重要途径。本道工序是精车水泵叶轮底面，切削力较小，为了夹紧工件，避免积聚结构过于庞大。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。选择合理的夹紧机构，尽量增加夹紧力。结果，本夹具总的感觉比较紧凑。车夹具的装配图以及零件图分别见图纸。 式铣床夹具的设计 根据第 5 道工序夹具将用在卧式铣床上加工水泵叶轮上两条互成 90o 的十字槽。机床型号为 式铣床。刀具为 10 的指状铣刀。 题的提出 槽宽 11 11两条槽对 12孔有一定的技术要求，要求每条槽相对于 12面粗糙度为 加工本道工序时，两条十字槽未经加工，主要应考虑机械加工的精度，而提高劳动生产率，降低劳动强度为其次要因素。 位基准的选择： 精基准的选择主要应考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时，购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 25 应该进行尺寸换算。现设计计算如下： 方案 1：工件以底面及 80 限制了工件的 5个自由度。 a) 定位误差的分析 如图纸所示，工件以 80 的 80 工宽 11槽，要求槽的对称度的定位误差。 （ a）分析：对称度的工序基准 120 轴线不重合， B 0。工件定位基准与止口定位基准（ 80 重合， Y 0。定位基准可以任意方向移动。 （ b）计算： B =同轴度误差） Y = D = Y + B =种定位方式的定位误差太大，很难保证槽的对称度要求。其原因：一方面是定位基准与工序基准不重合，另一方面是定位基面的公差太大。解决以上问题的措施是： 方案二：改用 12定位，使 B =0。同时，由于 12 Y 也将缩小。 计算： 此时 B =0(同轴度误差 ) Y =买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 26 = D = Y + B = =案三：提高定位基准面的制造精度，缩小 Y ，如可将 80 0 口定位基准面的直径改为 80 过方案二的这种方式，能够满足槽的对称度要求。 具的结构设计： 夹具的总体结构为盘类形状。 位元件的选择及要求： 本夹具选用的定位元件是一个定位销和一个定位盘。定位销采用的短圆柱销，因为这种类型的销适用与直径在 50下的孔定位。限制了水泵叶轮 2个自由度。用一个定位盘上的面限制水泵叶轮底面的 3个自由 度。定位盘的定位基准面必须有足够的精度，因为工件的定位是通过定位副的接触实现的，定位盘的精度直接影响工件的定位精度，因此，该定位盘基面应有足够的精度，以适应水泵叶轮的加工要求。 该定位盘应有足够的刚度和强度，定位盘不仅限制工件的自由度，还有支撑工件，承受夹紧力和切削力的作用，所以应该有足够的刚度和强度，以免使用中变形或破坏。 定位盘的耐磨性要好，水泵叶轮的装卸会磨损定位元件的定位基面，导致定位精度下降。 定位盘的工艺性要好，定位盘的结构要求简单，合理，便于加工，装配和更换。 定位盘的材料： 紧元件的选择： 本夹具夹紧元件，采用移动压板。 具体的设计： 夹具材料选用 类结构。夹具体采用铸件。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 水泵叶轮夹具及工艺的设计 27 紧方案的设计： 夹紧力的作用点在水泵叶轮定位基面的对面，落在定位盘的支撑范围内，保证定位可靠，作用点处在水泵叶轮刚性较好的部位，减小了夹紧变形。 夹紧力的方向：夹紧力的方向朝向水泵叶轮定位底面以保证水泵叶轮的定位精度。该夹紧力方向有利于减小夹紧力，在工件上铣床上铣削，夹紧力因于铣削轴向力工件的重力同向 ，切削力、重力由夹具的
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