叶轮座零件工艺设计及专用夹具设计【11张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

摘  要
    本论文主要研究叶轮座的加工工艺与其专用夹具的设计。根据零件使用要求，分析零件的机械加工工艺性，编制零件机械加工工艺规程，形成全套工艺文件，即工艺过程卡、机加工工艺卡、工序卡；绘制零件图；在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。设计叶轮座零件加工的专用夹具，绘制夹具装配图及全套非标零件图，分析夹具的定位精度，切削力、夹紧力。

关键词：加工工艺；专用夹具；全套工艺文件；定位精度

Abstract
This thesis mainly studies the impeller machining process and its special fixture design. According to parts use requirement, manufacturability analysis of machining parts, prepare the parts machining process planning, formed a full range of technology document, namely the process sheet, machining process CARDS, process CARDS; Draw the part drawing; In the process of making process, to determine the installation location of each process step and the work of the process need, locomotives and machine tools in processing the process feed, cutting depth, spindle speed and cutting speed, the process of fixture, cutting tools and measuring tool, and feeding frequency and feeding length, finally calculated the process of basic time, auxiliary time and service time is carried out. Special fixture design of impeller parts processing, fixture assembly drawings and a full range of non-standard parts charting, analysis of fixture locating precision, cutting force, clamping force.

Key words: process; Special fixture; Full set of process documents; Positioning accuracy

目  录
摘  要 III
Abstract IV
目  录 V
1 绪论 1
1.1 本课题的研究内容和意义 1
1.2 国内外的发展概况 1
1.3本课题应达到的要求 1
2 零件分析 2
2.1 零件作用与分析 2
2.2零件的生产纲领与生产类型 2
2.3零件的工艺分析 2
2.3.1 主要加工面： 3
2.3.2主要基准面 3
3叶轮座加工的主要问题和工艺过程设计所采取的相应措施 4
3.1 确定毛坯的制造形式 4
3.2基面的选择 4
3.2.1粗基准的选择 4
3.2.2精基准的选择 4
3.3确定加工工艺路线 4
3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6
3.5 确定切削用量 9
4专用夹具设计 25
4.1零件的加工工艺分析 25
4.2定位基准的选择 25
4.3定位夹紧方案的确定 25
4.4切削力的计算 26
4.5定位元件的设计 27
4.6定位误差计算 27
4.6.1 工件孔与定位心轴的定位误差分析 27
4.6.2 一面两销定位误差分析 28
4.7夹紧元件的设计 30
4.7.1夹紧力的计算 30
4.7.2 自锁条件 30
4.7.3 斜楔增力特性与升角关系 31
4.7.4 斜楔夹紧机构的类型与计算 31
5 结论与展望 33
5.1 结论 33
5.2 不足之处与未来展望 33
致  谢 34
参考文献 35

1 绪论
1.1 本课题的研究内容和意义
本论文研究的是叶轮座零件加工工艺及专用夹具设计。根据零件使用要求，分析零件的机械加工工艺性，编制零件机械加工工艺规程，形成全套工艺文件，即工艺过程卡、机加工工艺卡、工序卡；绘制零件图；在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。设计叶轮座零件加工的专用夹具，绘制夹具装配图及全套非标零件图，分析夹具的定位精度，切削力、夹紧力。
叶轮座是泵体的主要零部件之一，其加工精度，不但影响到泵的性能，而且影响到整机运行的平稳性。在普通卧式镗床的工作台上，安装一通用的分度盘，通过中间的通孔定位，用螺栓、压板和螺栓螺母将工件压紧，虽然这种加工方法可以满足设计要求，但由于镗床的对刀不方便，精度不易控制，因此加工效率低，加工成本高。而且利用镗床加工这样小的零件，机床的功能得不到充分发挥，不够经济。所以我们设计了专用工装，便能轻易地在普通车床上完成叶轮座上的孔加工。
1.2 国内外的发展概况
叶轮座是安装在轴流泵当中的主要零部件。轴流泵在国民经济一些部门得到了广泛的应用。我国轴流泵的发展也是走了一条由仿制到自主开发的道路。60年代初期以前生产的大型轴流泵，主要参照前苏联的水力模型。70年代末、80年代初，我国水泵行业科技人员研制了一批优秀轴流泵模型，性能已与先进国家轴流泵模型不相上下。
在国外，荷兰和日本等国大型轴流泵有很大发展。荷兰大型轴流泵叶轮直径3.6m，设计扬程H=1.2m，配套功率925kW，齿轮变速传动。日本开发的最大口径轴流泵，电业社研制历史可调叶片轴流泵。原苏联开发的叶片不可调和叶片可调式型立式轴流泵。美国GOOULDS公司生产的AF型卧室轴流污水泵。
1.3本课题应达到的要求
（1）根据零件使用要求，分析零件的机械加工的工艺性，编制零件机械加工工艺规程，并形成全套工艺文件，即工艺过程卡、机加工工艺卡、工序卡；                                          
（2）分析计算该零件机械加工工艺参数，选用加工设备和工艺装备；
（3） 设计叶轮座零件加工的专用夹具，绘制夹具装配图及全套非标零件图，分析夹具的定位精度等。

2 零件分析
2.1 零件作用与分析
本毕业设计题目所给的零件是叶轮座（如图2.1所示），它以键槽毂、孔等相组成。叶轮座四端各有与的孔，这2个孔是用来组装叶轮的。叶轮座中有一长118mm，宽18mm的键槽毂，它是用来与轴上的键配合，带动叶轮座旋转，达到工作要求的。

图2.1 叶轮座的建模图片

2.2零件的生产纲领与生产类型
生产纲领是企业在计划期内应当生产的产量。按生产纲领与生产类型的关系确定，该零件的生产类型属于大批生产。
零件的生产纲领为：
                          （2.1）
其中，产品的年产量台/年，每台产品中该零件的数量件/台，零件倍率，零件废品率。
件/年

2.3零件的工艺分析
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，为此以下是叶轮座需要加工表面以及加工表面的位置要求，如图2.2所示。

图2.2 叶轮座零件图

2.3.1 主要加工面：
现分析如下：加工部位分为3个部分，即左端面、右端面与四端。
(1)车叶轮座左侧端面；
(2)镗左侧孔；
(3)镗右侧孔；
(4)镗孔；
(5)拉宽18mm的槽；
(6)镗四端与的孔；
2.3.2主要基准面
(1）右侧的孔为基准：
以的孔为基准，定位夹紧之后能够加工叶轮座左侧粗糙度为3.2的端面和粗糙度为3.2的圆孔。
(2）左侧圆孔为基准：
以的圆孔为基准时，定位夹紧之后能够加工叶轮座右侧粗糙度为3.2的圆孔和圆孔，最后拉出一条宽为18mm的键槽。
(3）以叶轮座四端的孔为基准：
以的孔为基准，定位夹紧之后能够加工叶轮座四端粗糙度为3.2的圆孔与的圆孔。

3叶轮座加工的主要问题和工艺过程设计所采取的相应措施
3.1 确定毛坯的制造形式
零件的材料为HT200。由于年产量为10500件，达到了大批生产的水平，而且零件的尺寸有点大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。
3.2基面的选择
3.2.1粗基准的选择
如果要首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准。在这个叶轮座中，应当以叶轮座右端不加工外表面做为粗基准。
3.2.2精基准的选择
选择精基准时一般遵循以下几项原则：1.基准重合原则；2.基准统一原则；3.互为基准原则；4.自为基准原则。
根据这几个原则，可以确定叶轮座以左端的孔为精基准。
3.3确定加工工艺路线
方案一工艺路线：
工序10：铸造；
工序20：粗车左侧端面；
工序30：粗镗孔；
工序40：粗拉宽18mm的槽；
工序50：粗镗右侧和孔；
工序60：粗镗四端和的孔；
工序70：精车左侧端面；
工序80：半精镗孔；
工序90：精拉宽18mm的槽；
工序100：半精镗和孔；
工序110：半精镗和的孔；
工序120：精镗孔；
工序130：精镗孔；
工序140：铰孔；
工序150：精镗的孔；
工序160：铰的孔；
工序170：去毛刺；
工序180：检查；
工序190：入库。
方案二工艺路线：
工序10：铸造；
工序20：粗车左侧端面；
工序30：粗镗孔；
工序40：粗镗右侧和孔；
工序50：粗拉宽18mm的槽；
工序60：粗镗四端和的孔；
工序70：精车左侧端面；
工序80：半精镗孔；
工序90：半精镗和孔；
工序100：精拉宽18mm的槽；
工序110：半精镗和的孔；
工序120：精镗孔；
工序130：精镗与的孔；
工序140：精镗的孔；
工序150：铰的孔；
工序160：去毛刺；
工序170：检查；
工序180：入库。

经过比较，我们发现这两种工艺路线在两个地方出现了区别，方案一的工艺路线采用了先拉削键槽，然后镗右侧和孔的工艺路线，而方案二的工艺路线采用了先加工右侧和孔，然后拉削键槽的工艺路线。第二个不同的地方是工序140加工的孔，方案一的工艺路线采用了铰的加工方式，而方案二的工艺路线采用了精镗。
经过分析：(1)方案一的工艺路线先拉削后镗削会对加工出来的键槽产生较大的误差，也不符合加工工艺路线，方案一的工艺路线没有方案二的工艺路线合理；
(2) 的孔比较大，虽然也在铰削的加工范围之内，不过如果加工的使用铰刀来加工，这个铰刀会比较的大，如此大尺寸的铰刀成本较大，且刀具安装过程中会给操作工人带来不便，给机床调整的时间增加，降低了生产效率。加工的孔前一个工序是镗削加工，的孔也使用镗削，便不必更换机床与刀具，同一台机床加工提高了加工的质量，提高了生产效率，省去了多余的装夹调整时间，节约了时间与成本。
综合考虑后，我们觉得方案二的工艺路线更加的适合，所以我们采用方案二的加工路线。

方案二工艺路线：
工序10：铸造；
工序20：粗车左侧端面；
工序30：粗镗孔；
工序40：粗镗右侧和孔；
工序50：粗拉宽18mm的槽；
工序60：粗镗四端和的孔；
工序70：精车左侧端面；
工序80：半精镗孔；
工序90：半精镗和孔；
工序100：精拉宽18mm的槽；
工序110：半精镗和的孔；
工序120：精镗孔；
工序130：精镗与的孔；
工序140：精镗的孔；
工序150：铰的孔；
工序160：去毛刺；
工序170：检查；
工序180：入库。