摘 要
水泵叶轮零件加工工艺及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。
关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差
Abstract
The fixture design of a certain type of motor armature bracket parts processing and drilling machine is design process design, including the parts processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then a special fixture, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in.
Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning,
目 录
摘 要 II
Abstract III
目 录 IV
第1章 序 言 1
第2章 零件的分析 2
2.1零件的形状 2
2.2零件的工艺分析 2
第3章 工艺规程设计 4
3.1 确定毛坯的制造形式 4
3.2 基面的选择 4
3.3 制定工艺路线 4
3.3.1 工艺路线方案一 5
3.3.2 工艺路线方案二 5
3.3.3 工艺方案的比较与分析 5
3.4 选择加工设备和工艺装备 6
3.4.1 机床选用 6
3.4.2 选择刀具 6
3.4.3 选择量具 6
3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 7
3.6确定切削用量及基本工时 8
第4章 铣十字槽设计 20
4.1设计要求 20
4.2夹具设计 20
4.2.1 定位基准的选择 20
4.2.2 切削力及夹紧力的计算 20
4.3 夹具的夹紧装置和定位装置 20
4.4定位误差的分析 22
4.5 确定夹具体结构和总体结构 22
4.6 夹具设计及操作的简要说明 24
总 结 25
致 谢 26
参考文献 27
第1章 序 言
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。
水泵叶轮零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。
本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。
第2章 零件的分析
2.1零件的形状
题目给的零件是水泵叶轮零件，主要作用是起分流作用。
零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。
2.2零件的工艺分析
由零件图可知，其材料为HT200 ，该材料为HT200，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。
水泵叶轮零件主要加工表面为：1.铣端面，表面粗糙度值为3.2。2.车内孔，表面粗糙度值3.2。3.钻中心孔，表面粗糙度值3.2。
水泵叶轮共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：
(1)．Φ80底部端面的加工表面：
这一组加工表面包括：Φ80底部端面。
(2).上端面的加工表面：
这一组加工表面包括： 上端面。其要求也不高，粗车后精车就可以达到精度要求。
(3).钻Φ12孔
(4).铣十字槽
第3章 工艺规程设计
本水泵叶轮假设年产量为10万台，每台车床需要该零件1个，备品率为19%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。
该零件材料为HT200 ，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铝铸造。依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和 废品率β分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领
N=2XQn(1+α)（1+β)=238595件/年
3.1 确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200 ，铸件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，即适用于不同重量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型铸造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。
3.2 基面的选择
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，生产效率得以提高。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。
粗基准的选择，对像水泵叶轮这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。
对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。
3.3 制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，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得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，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。
3.3.1 工艺路线方案一
10 铸造 铸造出毛坯
20 热处理 毛坯热处理，时效处理
30 铣 粗铣、精铣Φ80底部端面
40 铣 粗铣、精铣上端面
50 粗车 粗车内孔，粗车各台阶及圆弧圆角，注意各留1mm的精车余量
60 精车 精车内孔，达到图纸尺寸公差要求
70 粗车 车孔口槽
80 钻孔 钻铰Φ12孔
70 铣槽 铣十字槽
80 钳 去毛刺，清洗
90 终检 终检入库
3.3.2 工艺路线方案二
10 铸造 铸造出毛坯
20 热处理 毛坯热处理，时效处理
30 铣 粗铣、精铣Φ80底部端面
40 铣 粗铣、精铣上端面
50 粗车 粗车内孔，粗车各台阶及圆弧圆角，注意各留1mm的精车余量
60 精车 精车内孔，达到图纸尺寸公差要求
70 粗车 车孔口槽
80 铣槽 铣十字槽
90 钻孔 钻铰Φ12孔
80 钳 去毛刺，清洗
90 终检 终检入库
3.3.3 工艺方案的比较与分析
上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：
10 铸造 铸造出毛坯
20 热处理 毛坯热处理，时效处理
30 铣 粗铣、精铣Φ80底部端面
40 铣 粗铣、精铣上端面
50 粗车 粗车内孔，粗车各台阶及圆弧圆角，注意各留1mm的精车余量
60 精车 精车内孔，达到图纸尺寸公差要求
70 粗车 车孔口槽
80 钻孔 钻铰Φ12孔
70 铣槽 铣十字槽
80 钳 去毛刺，清洗
90 终检 终检入库
3.4 选择加工设备和工艺装备
3.4.1 机床选用
①.工序是粗车、粗镗和精车、精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的CA6140卧式车床。参考根据《机械制造设计工工艺简明手册》表4.2-7。
②.工序钻孔，选用Z525摇臂钻床。
3.4.2 选择刀具
①.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。
②.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考《机械加工工艺手册》（主编 孟少农），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。
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