1、機械工業是一種基本工業形式，對于我們國家來說，它關系到國計 民生的方方面面。近年來機械工業領域向著高精度、高質量、高效率、 低成本方向發展，數字化，自動化水平日益提高。同時由于機械工業的 發展，其他各工業部門也向著高深度邁進，機械工業的發展日趨重要。機械制造過程及檢測，檢驗中，都要使用大量的夾具。為了達到提 高勞動效率，提高加工精度，減少廢品，擴大機床的工藝范圍，改善操 作的勞動條件，如何設計好夾具則成了機械制造的一項重要任務。機床夾具是夾具中的一種，將其固定到機床上，可以使被加工件對刀具與機床保持正確的相對位置，并克服切削力的影響。使加工順利進 行。機床夾具分為通用夾具和專用夾具兩種。夾具設

2、計中的特點:1. 夾具的設計周期較短，一般不用進行強度和剛度的計算。2. 專用夾具的設計對產品零件有很強的針對性。3. “確保產品加工質量，提高勞動生產率”是夾具設計工作的主要任務，加工質量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾 具來保證。4.夾緊裝置的設計對整個夾具的結局有具定性的影響。設計一個好的夾具可以減少廢品率。因此，夾具設計要保證以下幾個條件：1. 夾具的結構應與其用途及生產規模相適應。2. 保證工件的精度。3. 保證使用方便與安全。4. 正確處理作用力的平衡問題。5. 注意結構的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機床、輔助工具、刀具、量具之間的聯系。在機械制造中，為了適應

3、新產品的不斷發展要求。因此，夾具設計過 程中有朝著下列方向發展的趨勢:1. 發展通用夾具的新品種由于機械產品的加工精度日益提高，因此需要發展高精度通用夾具。廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時間，提高生產效率。2. 推廣和發展組合夾具及拼拆夾具。3. 加強專用夾具的標準化和規范化。4. 大力推廣和使用機械化及自動化夾具。采用新結構、新工藝、新材料來設計和制造夾具。本設計屬于工藝夾具設計范圍，機械加工工藝設計在零件的加工制 造過程中有著重要的作用。工藝性的好壞，直接影響著零件的加工質量 及生產成本，在設計中為了適應中批批量的生產情況，以提高產品的生 產效率，在設計中所采用的零件盡量采用標準件，以

4、降低產品的生產費 用。零件的分析1.1零件的作用該題目所給的零件是與葉輪配合，實現葉輪旋轉的定位導向零件。由于其工作性質要求零件耐磨強度高，故對該零件的表面精度要求較高。、1-P &圖1-1 零件圖1.2零件的工藝分析由零件樣圖得知，其材料為 HT20Q該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性及減振性，適用于承受較大應力、要求耐磨的零件。該零件上的是主要加工面為© 90右端面、© 90左端面、© 52外圓面、© 13H7孔、4X© 9孑L、2X© 4孔、© 41H7內圓面及內端面。JJ11圖1-2零件毛坯圖©

5、90右端面與A面的垂直度0.02mm直接影響泵體與泵的連接精度 及密封。© 13H7孔的尺寸精度，© 41H7內圓面的尺寸精度，與A面的平行度0.02mm直接影響泵體與殼體的配合精度、運動精度及正確定位。因此，最好能在一次裝夾下完成對這一面兩孔的加工。由參考文獻1中有關面和孔的加工精度及機床能達到的位置精度 可知，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。匚藝規程設計2.1確定毛坯的制造形式根據零件材料確定毛坯為鑄件，其生產類型為批量生產。毛坯的鑄 造方法選用砂型機械造型。為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。精度1113級，時效處理：150200HB加工余量一

6、般。2.2定位基準的選擇221精基準的選擇泵體的A面和© 13H7孔既是裝配基準，又是設計基準，用它們作精 基準，能使加工遵循“基準重合”的原則，實現泵體零件“一面兩孔” 的典型定位方式，其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線 遵循了 “基準統一”的原則。此外，© 13H7孔的精度高，定位比較穩定,夾緊方案比較簡單、可靠、操作方便。2.2.2粗基準的選擇考慮到零件各面的平行度及垂直度要求，選擇零件的最大端面，即 © 90外圓面與右端面為粗基準。2.3制定工藝路線工序I鑄造工序n時效粗車90左端面 粗車52外圓面，半精車52外圓面，精車52外圓面 鉆13孔，

7、擴鉆13孔，粗鉸13孔，精鉸13孔工序鏜41內圓面，擴鉆41內圓面，粗鉸41內圓面，精鉸41內圓面工序毗鉆9孔鉆4孔工序X車41內端面工序幻粗銑圓弧斷面工序劉終檢加工余量、工序及毛坯尺寸的確定零件材料采用HT200灰口鑄鐵，硬度150200HB重約3kg，生產類型為批量生產，采用砂型鑄造，毛坯為實心，不鑄孔。根據上述原始資 料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量。3.1毛坯毛坯基本尺寸及各工序加工余量參見表3-1基本尺寸Rma毛坯尺寸公差等級© 90右端面2522711© 52外圓面5235511© 41內圓面4123911表3-1毛坯基本尺寸及余量（單位

8、：mm）3.2 .機械加工余量3.2.1 銑© 90右端面表面質量為Ra3.2，參考工藝手冊表 8-15，確定工序尺寸及余量（見表3-2 ）。表3-20 90右端面基本尺寸及余量（單位：mm）加工余量Z工藝尺寸毛坯2.027粗車1.325.7半精車0.7253.2.2車© 90左端面表面加工質量Ra6.3，參考工藝手冊表 8-13，確定工序尺寸及余量（見表3-3） 0表 3-3(b 90左端面基本尺寸及余量（單位：mm）加工余量Z工藝尺寸毛坯28粗車（兩次）163.2.3車© 52h6外圓面表面加工質量Ra1.6，參考工藝手冊表8-15，確定工序尺寸及余量（見表3

9、-4）0加工余量Z工藝尺寸毛坯30 55精車2.30 54.3半精車1.80 53.8精車10 52h6表3-40 52h6外圓面基本尺寸及余量（單位：mm）3.2.4 鉆0 13H7 孔表面加工質量H7,參考工藝手冊表8-15，確定工序尺寸及余量表3-50 13H7孔基本尺寸及余量（單位：mm）（見表3-5 ）。加工余量Z工藝尺寸毛坯2鉆1.90 12擴孔鉆0.850 12.85粗鉸0.10 12.95精鉸0.050 13H73.2.5鏜0 41內圓面表面加工質量H7,參考工藝手冊表8-15,確定工序尺寸及量（見表 3-6）0加工余量Z工藝尺寸毛坯20 39鏜0.30 40.7擴孔鉆0.05

10、0 40.75粗鉸0.170 40.93精鉸0.070 41H7表3-60 41內圓面基本尺寸及余量(mm)326鉆4x0 9孔及2x 0 4孔表面加工質量Ra3.2，僅需粗加工，參考工藝手冊表 8-15，確定工序尺寸及量（見表3-7 ）。表3-7 4x 0 9孔及2x 0 4孔基本尺寸及余量(mm)加工余量Z工藝尺寸鉆0 9孔09鉆0 4孔043.2.7 車0 41內端面表面加工質量Ra3.2，僅需粗加工，參考工藝手冊表 8-15，確定工序尺寸及量（見表3-8 ）。加工余量Z工藝尺寸毛坯210粗車1.18.7半精車0.78(mm表3-80 41內端面基本尺寸及余量3.2.8 銑0 90圓弧斷

11、面表面加工質量Ra3.2，僅需粗加工，參考工藝手冊表 8-15，確定工序尺寸及量（見表3-9 ）。加工余量Z工藝尺寸毛坯278.8粗銑076.8(mm表3-90 41內端面基本尺寸及余量四.確定切削用量及基本工時4.1加工條件加工材料：HT200 HB150200鑄造.加工要求：銑© 90圓弧缺面，毛坯尺寸78.8mm保證尺寸76.8mm.機床：X51型立式銑床.刀具：©直柄立銑刀.在大批量生產條件下，可以選用高效的專用組合機床，也可以選用通用設備。根據經濟性和零件的特點所選用 X51立式銑床。4.2計算切削用量銑© 90圓弧缺面，其加工尺寸為 76.8mm查機床

12、刀具使用手冊do=20mm,z=5.表6 13，選擇直柄立銑刀，由于已知：銑削寬度ae6mm銑削深度ap2mm機床選用X51K型立式銑床。4.2.1銑刀磨鈍標準及壽命查機床刀具使用手冊表3.7用直柄立銑刀粗加工鋼料，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 03mm銑刀直徑d 20mm，查機床刀具使 用手冊表3.8可得耐用度T 60min。4.2.2確定切削速度v和工作臺每分鐘進給量fMz根據文獻表3.27中的公式CvcTV Tmap taT式中：Cv 48，qv0.25，Xv 0.1， yv 0.2，Uv0.3，Pv0.10.2，T60 min， ap2mm， fz 0.18mmz， ae6mm， z5，

13、20mm，kv1.0mdkv所以有48 200.25V 600.220.10.180.260.350.1=65m mi n根據文獻，n畔=1030”minX51K型立式銑床主軸轉速表4.2-36，選擇n 1000r/mi n實際切削速度v辺.83%“JO吹工作臺每分鐘進給量為fMz 0.18 5 1000 900 mm mi n根據文獻5，X51K型立式銑床工作臺橫向進給量表 4.2-37，選擇Mz 900 mm z則實際每齒進給量為:fz 9000.18mm'z5 1000423校檢機床功率根據文獻 表3.28的計算公式，銑削時的功率為PcFcv1000FcCXfyF UFC F a

14、p f z ae zkFcdqF nWF式中：Cf650 ,Xf 1.0，y 0.72 ,UF 0.86 , Wf0 , q，0.86 ,ap 2mm, fz0.18mmz , ae6mm , z 5 , d 20mm，n 1000r/min，kFc0.63Fc650 200.18一065 0.63 =2918.15N200.86 10000v 1.05msr 2918.15 1.05 cP c 3.06KW1000X51K型立式銑床主動電機的功率為 5KW，故所選切削用量是可以米用的。所確定的切削用量為:0.18mmzfMz900mm mi n1000r/mi n1.06ms424計算工時工

15、步一:L =75mmL2=1 3mm 取 2 mm基本時間:輔助時間:Li=0.5(20- j20262 )+2=2.5mmfmzfz z n 0.185 1000900 %tjL L1 L2fmz75 29002 50.088min5.3stf0.15tj0.795s工作地服務時間:tbtx(3% 3%)(tj tf)0.37s五.夾具設計在機械加工中，為完成需要的加工工序、裝配工序及檢驗工序等, 首先要將工件固定，使之占有確定的位置，這種裝置即為夾具。它對保 證工件的加工質量、提高加工效率、降低生產成本、改善勞動條件、擴 大機床使用范圍、縮短新產品試制周期等方面有著顯著的經濟效益。本題目加

16、工的零件為中批量生產，設計通用夾具即可。經過與指導老師的協商，決定設 12道工序：銑© 90圓弧斷面。本夾具將用于X51立式銑床，采用端面銑刀對其加工。5.1問題的提出本夾具主要用來銑© 90圓弧斷面，精度要求不高，并與其它的加工 部位之間的技術要求不是很高。因此，在本道工序加工時，主要應考慮 的問題是如何能保證加工表面的精度要求，同時還應考慮如何可以提高 勞動生產率，降低勞動強度，而與其它之間的技術要求不是主要問題。5.2 .夾具的設計5.2.1設計夾具的基本要求1. 保證工件的加工精度專用夾具應有合理的定位方案，標注合理的尺寸公差和技術要求, 并進行必要的精度分析，確保

17、夾具能滿足工件的加工要求。2. 提高生產效率應根據工件生產批量的大小設計不同復雜程度的高效夾具，以縮短 輔助時間，提高生產效率。3 工藝性好專用夾具的結構應簡單合理便于加工裝配檢驗和維修。專用夾具的制造屬于單件生產，當最終精度由調整或修配保證時, 夾具應設置調整或修配結構，如設置適當的調整間隙，采用可修磨的墊 片等。4.使用性好專用夾具的操作應簡單省力安全可靠，排屑應方便，必要時可設置 排泄結構。5.經濟性好除考慮專用夾具本身結構簡單。標準化程度高，成本低廉外，還應 根據生產綱領對夾具方案進行必要的經濟分析，以提高夾具在生產中的 經濟效益。522對夾具體的要求1.有適當的精度和尺寸穩定性夾具體

18、上的重要表面，如安裝定位元件的表面，安裝對刀或導向元 件的表面以及夾具體的安裝基面等，應有適當的尺寸和形狀精度，它們 之間應有適當的位置精度。為使夾具體尺寸穩定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾 具體要進行退火處理2.有足夠的強度和剛度加工過程中，夾具體要求承受較大的切削力和加緊力。為保證夾具 體不產生不容許的變形和振動，夾具體應有足夠的強度和剛度。因此夾 具體需有一定的壁厚，鑄造和焊接夾具體常設置加強筋，或在不影響工 件裝卸的情況下采用框架式夾具體3. 結構工藝性好夾具體應便于制造裝配和檢驗。鑄造夾具體上安裝各種元件的表面 英鑄出凸臺，以減少加工面積。夾具體毛面與工件之間應留有足夠的間

19、 隙，一般為415 mm。夾具體結構型式應便于工件的裝卸。4. 排屑方面切屑多時，夾具體上應考慮排屑結構。由于此零件是中批量生產且根據要求，采用通用夾具，手動加緊。523定位誤差的分析定位元件尺寸及公差的確定。根據定位方案，設計定位元件的結構 如附圖（夾具裝配圖）所示。該設計中的定位銷為主要的定位元件，其公差根據文獻 表2.9-6得0.02mm所以影響位置度的定位誤差為：11B 0.02丄0.1，即小于相位位置度公差的1，所以定位方案能夠滿33足加工要求。524夾緊力的計算及夾緊元件的強度校核夾緊裝置如夾具裝配圖，根據零件的形狀，以及夾緊機構在夾具中 安裝，可確定夾緊力的位置。切削力及夾緊力的

20、計算刀具： 硬質合金直齒端面銑刀，d 20mm，齒數5。粗銑時B=6mm由文獻表3-24得:L C C/1 UC 0.9 r 0.8 I.O7. 0.9FZ 9.81 58ae fz ap Zd0其中:ap 2mm,ae 6mm, fz 0.18mm/z所以:9.815860.921.00.180.80 96 80 .511N水平分力:Fh1.1F1.1 511562N垂直分力:Fv0.3F0.3 511153N在計算切削力時必須把安全系數考慮在內。安全系數KK1K2K3K41其中：K1 基本安全系數，1.5 ； K2 加工性質系數，1.1 ； K3 刀具鈍化系數，1.1 ； K4 斷續切削系數，1.1 ；F' =KFh 1.5 1.11.1 1.1 562 1122N為克服水平切削力，實際夾緊力N應為N f1f2KFh所以:KFh1 f2其中f1和f2為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數，取f1 f2 0.25。N一11