水泵叶轮夹具及工艺的设计说明书

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。 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 HT200。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。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 。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 80 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 机 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 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 EM02001 展 会 情 况 来 看 ， 高 速 加 工 中 心 进 给 速 度 可 达80m/min,甚 至 更 高 ， 空 运 行 速 度 可 达 100m/min 左 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 CINCINNATI 公 司的 HyperMach 机 床 进 给 速 度 最 大 可 达 60m/min,快 速 为100m/min,加 速 度 达 2g， 主 轴 转 速 已 达 60000r/min。 加 工 一 薄壁 飞 机 零 件 ， 只 用 30min,而 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 DMG 公 司 的 双 主 轴 车 床 的 主 轴 转 速 及 加速 度 分 别 达 12000r/mm 和 1g。在 加 工 精 度 方 面 ， 近 10 年 来 ， 普 通 级 机 床 的 加 工 精 度 已 由10 m 提 高 到 5 m， 精 密 加 工 中 心 则 从 3-5 m,提 高 到 1-1.5 m， 并 且 超 精 密 加 工 精 度 已 开 始 进 入 纳 米 级 （ 0.01 m） 。在 可 靠 性 方 面 ， 国 外 数 控 车 床 装 置 的 MTBF 值 已 达 6000h以 上 ， 伺 服 系 统 的 MTBF 值 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 。1.2 铣 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 。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 。1.3 铣 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 。第 二 章 零 件 的 分 析2.1 零 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 12H8的 孔 配 合 ， 传 递 动 力 之 用 。2.2 零 件 的 工 艺 分 析2.2.1 零 件 的 结 构 、 形 状 、 技 术 要 求零 件 的 结 构 如 图 （ 1-1） 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 ：A图 1-1 水泵叶轮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 12H8 的 轴 线 是 0.02， 表 面 粗 糙 度 是 6.3， 其 四 个槽 的 宽 度 尺 寸 为 宽 11mm、 深 11mm。其 二 10 铸 孔 ， 表 面 粗 糙 度 是 3.2。 10 孔 的 上 偏 差0.027、 下 偏 差 0。B)其 三 是 水 泵 叶 轮 的 地 面 ， 加 工 的 基 本 尺 寸 是 4mm， 表 面 粗 糙度 是 6.3。零 件 的 技 术 要 求 ：1.水 泵 叶 轮 的 材 料 为 HT200。2.未 注 铸 造 圆 角 R3-5。3.铸 件 不 允 许 有 夹 渣 、 裂 纹 、 气 孔 等 缺 陷 。2.2.2 零 件 的 加 工 方 法 选 择表 1-1 零 件 的 加 工 方 法 选 择加 工 面 加 工 方 法 设 备 刀 具 定 位 夹 紧两 条 十 字 槽 铣 立 铣 X62 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CA6140， 卧铣 X5245 车 刀 ，0100 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2.2.3 零件的加工方案的选择表 1-2 零件的加工方法的选择序号 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 4mm车底面夹具，CA6140 车床，45 车刀0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 11mm 深11mm 对称度要求 0.2立式铣床立铣刀 101工件以底面及中心孔定位6 清洗、去毛刺7 检验2.2.4 确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 、 加工条件工件材料：HT200 铸造b 、加工要求精车 80 的底面，表面粗糙度为 6.3c 、机床：CA6140 卧式车床d 、刀具：刀片材料硬质合金 45 车刀，刀杆尺寸 16X25mm ,k =90, 0 2r =15 ， =1200，r =0.5mm。2.切削用量的计算（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 mm，一次加工 a =2mm 即长度加工公5.17p差 IT12 级，取-0.46mm(入体方向)。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 16mmX25mm，a ）3mm 以及工件直径为 80mm 时pf=1-2mm/rc 、计算切削速度 按切削手册表 1.27，切削速度的计算的计算公式为（寿命选 T=60min）V =C K /T a f (m/min)cvmpxvy其中 C =242， X =0.15,yv=0.35,m=0.2。修正系数 K 见切削手册表v v1.28 即K =1.44,Ksv=0.8,Kkv=1.04,Kkrv=0.81,kbv=0.97。mv所以Vc=2401.440.81.040.180.97/80 2 1.5 =102.6(m/min)2.015.35.0d 、确定机床主轴转速ns=1000vc/3.14dw=1000102.6/3.1465=523(r/min)按机床说明书（见工艺手册表 4.2-8）,与 523r/min 相近的机床转速为480r/min 及 600r/min。现取 nw=600r/min 如果选 nw=480r/min,则速度损失太大。所以实际切削速度为 vc=122m/min3.钻孔 12mm根据有关资料介绍，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=(1.2-1.8)f钻v=(1/2-1/3)v钻式中 f 钻，v 钻加工实心孔是的切削用量。现以知：f =0.56mm/r (切削手册表 2-7)钻v =19.25m/min (切削手册表 2.13)钻并令f=1.35 f =0.76mm/r 按机床选取 f=0.76mm/r钻v=0.4 v =7.7m/min钻ns=1000/3.14D=10007.7/3.1412=204r/min按机床选取 n =200r/minw所以实际切削速度 v=3.1412200/1000=75m/min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，它们分别是精车水泵叶轮的底面和精铣水泵叶轮的两条互成 90 的槽。03.1 CA6140 车夹具的设计根据第 3 道工序本夹具将用于 CA6140 卧式车床，刀具为 45 硬质合金车刀，0对工件的端面进行加工。3.1.1 问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 4mm，对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。3.2 夹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 42mm 的外圆表面做基准（4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 4mm 的厚度要求，其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 6mm。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（3-1）所以： FFKA-A图 3-1 水泵叶轮3.3 夹具的结构设计3.3.1 定位元件的选用：本夹具定位元件采用平头支撑钉（A 型）和定位心轴，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 45cr 优质碳素结构钢，支撑钉与工件定位基面的接触的表面，尺寸精度不低于 IT8，定位元件支撑钉的工作表面粗糙度大于 Ra1.6 微米，选用 Ra0.8 或 Ra0.4，采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 IT8，选用 IT7 或 IT6 制造，并经过调质处理，提高表面硬度和耐磨性。硬度 HRC55-62。该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。3.3.2 夹紧方案的选择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。3.3.3 夹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 HT200，盘形零件，夹具体为铸件。3.3.4 支架的设计：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 4mm 的厚度，根据加工要求，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。即：F =KFjjo式中：F 为实际所需的夹紧力，单位：N ；F 为理论上的夹紧力；K 为安全系j j数，通常 K=1.5-1.3。F =12000（N）j3.3.5 夹紧元件结构：本夹具夹紧元件采用夹紧螺母、垫圈与中心定位心轴夹紧。3.3.6 夹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 M16 的螺栓将夹具安装在车床主轴上。3.4 夹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。3.5 卧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 90 的十字o槽。机床型号为 X63 卧式铣床。刀具为 10 的指状铣刀。3.5.1 问题的提出槽宽 11mm、深 11mm 这两条槽对 12H8 的孔有一定的技术要求，要求每条槽相对于 12H8 的轴线的对称度为 0.2，表面粗糙度为 6.3。在加工本道工序时，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。3.5.2 定位基准的选择：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，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 0.05mm 外圆为定位基准，共限制了工件的 5个自由度。 a) 定位误差的分析如图纸所示，工件以 80 0.05mm 外圆柱面在定位元件的 80 mm 止口 01.7中定位，加工宽 11mm 的槽，要求槽的对称度的定位误差。（a）分析：对称度的工序基准 12H8 的轴线与定位基准 80 0.05mm 的轴线不重合， 0。工件定位基准与止口定位基准（80 mm）不重合，B 01.70。定位基准可以任意方向移动。Y（b）计算： =0.02mm （同轴度误差）B =T +T +XYDdmin=0.03+0.1+0.02=0.15mm = +DYB =0.15+0.02=0.17mm这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 12H8 孔定位，使 =0。同时，由于 12H8 孔的公差较B小， 也将缩小。Y计算：此时 =0(同轴度误差)B =D -dYmaxin=80.1-79.95=0.15mm = +DYB=0.15+0=0.15mm方案三：提高定位基准面的制造精度，缩小 ，如可将 80 0.05mm 提Y高到 80 0.02mm，止口定位基准面的直径改为 80 mm 经过计算比较，通 01.7过方案二的这种方式，能够满足槽的对称度要求。3.5.3 夹具的结构设计：夹具的总体结构为盘类形状。3.5.4 定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 50mm 以下的孔定位。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：HT200。3.5.5 夹紧元件的选择：本夹具夹紧元件，采用移动压板。3.5.6 夹具体的设计：夹具材料选用 HT200，盘类结构。夹具体采用铸件。3.5.7 夹紧方案的设计：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、重力由夹具的固定支承承受。切削扭矩由夹紧力所产生的摩擦力矩平衡，轴向力和重力所产生的摩擦力矩有利于减小所需夹紧力。故所需夹紧力可最小。夹紧力对工件定位可靠性、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有很大的影响。夹紧力的大小计算涉及到复杂的动力平衡问题，这里只作粗略的估算。F =KF =1.5600=900NJ01. 夹紧元件的结构：在夹紧机构中多数是以斜契夹紧机构、螺旋夹紧机构以及偏心夹紧机构为基础构成的，这三种夹紧机构合称为基本夹紧机构。本夹紧机构采用螺旋夹紧机构，他的结构形式变化最多，选用典型的移动压板，他的结构紧凑，使用方便。2. 夹具与工作台安装联结方式：本铣夹具通过定位键与铣床工作台 T 形槽的配合来确定夹具在机床上的位置。定位键采用沉头螺钉固定在夹具体底面的纵向槽中，使用两个，两定位键的距离比较远，定位精度较好。定位键与夹具体的配合为 H7/H6。为提高夹具安装精度，定位键的下部（与工