【正文】 高加工精度，延長刀具壽命，而且依據(jù)該研究結(jié)果，可以建立一套更加完善的生產(chǎn)流程，從而更大程度上提高產(chǎn)品的質(zhì)量水平，獲取更大的經(jīng)濟(jì)利益。、預(yù)測和文獻(xiàn)綜述汽車水泵是汽車?yán)鋮s系統(tǒng)強(qiáng)制循環(huán)的主要部件，是汽車發(fā)動機(jī)水冷系統(tǒng)的動力源，流量一般在每小時(shí)525m3，壓力在100200kPa，通常直接安裝在發(fā)動機(jī)上。它輸送的液體一般是添加了防銹劑的清水，冬天時(shí)可能還會在水中添加防凍劑，現(xiàn)在也有使用專門的防凍防銹液的。溫度最低約40℃，最高約120℃，工作時(shí)溫度變化也比較大，其保修里程一般和發(fā)動機(jī)的保修里程一致，因此目前國內(nèi)汽車水泵設(shè)計(jì)對效率不太關(guān)注，比較關(guān)注的是壽命和可靠性。由于汽車系統(tǒng)智能、可控的需要，目前汽車水泵從結(jié)構(gòu)和驅(qū)動方式來說，在向電控方向發(fā)展?？烧{(diào)轉(zhuǎn)速電動水泵可以實(shí)現(xiàn)水泵和發(fā)動機(jī)缸體的分離，便于水泵的安裝。水泵的流量通過發(fā)動機(jī)的ECU來進(jìn)行調(diào)整和控制，可以實(shí)現(xiàn)水泵的轉(zhuǎn)速隨水溫的變化而變化，從而改善發(fā)動機(jī)的冷卻性能。如新款寶馬車采用可控式電動水泵，將冷卻系統(tǒng)的溫度設(shè)定點(diǎn)從90℃提高到110℃，節(jié)省了2%5%的燃油，而排放的二氧化碳減少了20%、碳?xì)浠衔餃p少了10%.各汽車水泵企業(yè)采用數(shù)控機(jī)床和加工中心日益普及，柔性加工線和在線監(jiān)測開始得到應(yīng)用，使汽車水泵的過程穩(wěn)定性和制造質(zhì)量明顯提高。發(fā)動機(jī)熱管理是發(fā)動機(jī)節(jié)能減排的一項(xiàng)重要技術(shù)，發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)作為熱管理的一個(gè)子系統(tǒng)，對可控式發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)技術(shù)的研究越來越多?？煽厥桨l(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)通常包括電控模塊、傳感器和執(zhí)行器，它可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作需要來調(diào)整冷卻量，以降低發(fā)動機(jī)的功率損耗。可控式冷卻系統(tǒng)中的執(zhí)行器為節(jié)溫器和冷卻水泵，一般由液流控制閥和電動水泵組成。為了適應(yīng)發(fā)動機(jī)冷卻預(yù)測泵的性能。它能降低產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)成本、縮短研發(fā)周期。泵的性能預(yù)測一直都是非常重要的一個(gè)研究課題，許多專家學(xué)者對此進(jìn)行了大量的研究工作。泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)是在泵的性能預(yù)測的基礎(chǔ)上，通過多方案的比較，從中選擇一個(gè)相對最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。近年來，基于流場分析進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究逐漸增多，但還未形成實(shí)質(zhì)性的重大進(jìn)展。我國汽車水泵計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的研究工作起步較晚,經(jīng)過眾多學(xué)者和工程技術(shù)人員30余年的不斷努力,目前在采用一元設(shè)計(jì)理論進(jìn)行二維水力設(shè)計(jì)和繪型方面已經(jīng)比較成熟。從20世紀(jì)70年代末到90年代中期,主要研究離心泵CAD。從20世紀(jì)90年代中期開始,泵CAD的研究工作向廣度和深度方向發(fā)展，開始了三維造型的研究。目前商用的三維造型軟件如Proe，Catia，SolidWorks,UG等在汽車水泵企業(yè)的應(yīng)用已逐漸普及。21世紀(jì)以來，汽車水泵企業(yè)開始研究用CAE進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核，其應(yīng)用精度和指導(dǎo)性逐步提升，特別是應(yīng)用CAE進(jìn)行靜態(tài)強(qiáng)度和剛度校核在汽車水泵設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已比較成熟。在水力設(shè)計(jì)方法上，國內(nèi)汽車水泵的設(shè)計(jì)主要還是基于Euler理論和一元理論以及流動相似理論基礎(chǔ)上的相似設(shè)計(jì)法和速度系數(shù)設(shè)計(jì)法，產(chǎn)品只要通過試驗(yàn)滿足了給定的性能指標(biāo)就可定型，泵內(nèi)部流動數(shù)值模擬及測試、性能預(yù)測與優(yōu)化設(shè)計(jì)幾乎沒有開展。 總體上說，國內(nèi)以及國際上的汽車水泵設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法都還處于理論和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合使用的階段，無論是國外開始使用的流場分析法，還是傳統(tǒng)的速度系數(shù)法，都需要設(shè)計(jì)者通過經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析和判斷。這主要有兩個(gè)原因：一是因?yàn)槠囁脙?nèi)部的流動非常復(fù)雜，實(shí)際上是三維粘性非定常的流動方式；二是對泵內(nèi)流動機(jī)理的研究不夠，目前仍無法用完整的數(shù)學(xué)解析式來描述泵內(nèi)流體運(yùn)動的真實(shí)情況，泵內(nèi)流動狀態(tài)還沒有被人們?nèi)嬲J(rèn)識和掌握，沒有形成完整準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)理論供設(shè)計(jì)人員去使用。雖然泵內(nèi)流動CFD分析和測試還存在著很大的局限性，但在對水泵內(nèi)部流場的了解上為設(shè)計(jì)人員提供了參考，對汽車水泵性能預(yù)測和優(yōu)化指出了方向。近些年來，隨著數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代化加工設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng)的機(jī)械加工的指導(dǎo)方法發(fā)生了重大變革，夾具的功能已經(jīng)從過去的裝夾、定位、引導(dǎo)刀具，轉(zhuǎn)變?yōu)檠b夾、定位。而數(shù)字化的設(shè)備加工功能的廣大化。給今后夾具的快速定位、快速裝夾提出了更高的要求。夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)177。5μm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為177。；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)177。5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復(fù)定位精度高達(dá)2~5μm。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。了減少工件的安裝時(shí)間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1~2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時(shí)間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率的作用。、組合夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí)，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。、經(jīng)濟(jì)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價(jià)值。專家們建議組合夾具行業(yè)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動與國外夾具廠商聯(lián)系，爭取合資與合作，引進(jìn)技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。 水泵渦殼的工藝性分析在室溫到工作溫度范圍內(nèi)，材料盡可能不發(fā)生相變或盡量減少相變。因?yàn)橄嘧儠斐僧a(chǎn)品體積的變化，使之產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或變形，影響產(chǎn)品的使用性能和壽命。因此基體材料最好是穩(wěn)定的鐵素體或奧氏體組織。 由于水泵渦殼復(fù)雜的形狀、極高的尺寸精度和表面質(zhì)量要求，用于制造增壓器殼體的材料必須具有良好的工藝性。鑄鐵具有良好的鑄造工藝性能，絕大部分渦殼，包括空壓機(jī)、水泵等采用鑄鐵材料制造?；诣T鐵具有極好的鑄造成型性能，但灰鑄鐵的力學(xué)性能較低，加人Cr、Ni、Si等合金元素，可以提高灰鑄鐵的力學(xué)性能和抗氧化性能，因此，Cr、Ni、Si等合金鑄鐵曾用于較低負(fù)荷的增壓器殼體。該零件采用HT250，可以滿足設(shè)計(jì)和加工的需要。 水泵渦殼的材料為HT250，零件形狀較為復(fù)雜，生產(chǎn)要求每月3300只，為大批量生產(chǎn)。對于該零件可采用砂型鑄造或殼型鑄造，由于精度等級的要求，采用殼型鑄造。 根據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊》表36，確定毛坯鑄件的機(jī)械加工余量等級為EG級，這里取F級；查表34確定毛坯鑄件的公差等級812級，取8級精度。（1） 出水孔端面到該面大螺栓孔的背面的距離140mm，留有3mmm鑄造加工余量。（2） 進(jìn)水孔端面距出水孔端面的距離143，留有3mm的鑄造余量。（3） 星形面距R21的圓柱面的最右端120mm，。（4） A基準(zhǔn)面孔216。124，留有3mm的鑄造加工余量。（5） +=36，。零件圖中要求大圓柱面的直徑為216。124，定為A基準(zhǔn)面，該面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。出水孔端面距大螺栓孔背面的距離為140，該面定為B基準(zhǔn)面，為定位基準(zhǔn)。剖面DD、GG圖中，直徑216。14的孔分別為C、D基準(zhǔn)面，也是定位基準(zhǔn)。 零件材料為HT250，有較好的塑性和工藝性，材料硬度為187255HB。零件的主要加工部位有：出水孔端面、環(huán)形槽；進(jìn)水孔端面以及該面的4個(gè)螺紋孔；和進(jìn)水孔的同側(cè)的兩個(gè)大螺栓孔的端面；直徑216。124的孔和錐面孔；星形面以及上的五個(gè)螺紋孔。（1）銑出水孔端面，進(jìn)水孔端面以及兩個(gè)大螺栓孔的背面。，經(jīng)過粗銑和精銑兩步完成。，經(jīng)過粗銑即可達(dá)到。（2）鉆鉸C、D基準(zhǔn)面。這兩個(gè)基準(zhǔn)面的要求較高，經(jīng)過鉆孔滿足不了那么高的加工精度，還需配合鉸孔完成。（3）。（4）鉆進(jìn)水孔端面的四個(gè)螺栓孔。（5）車孔A、車錐面孔。，采用車削可以滿足要求，該孔的孔徑也較大，可以采用粗車和精車兩次完成。錐面孔經(jīng)粗車和精車，即可達(dá)到加工要求。（6）銑星形面，鉆孔并攻絲。，經(jīng)粗銑和精銑可以達(dá)到工藝要求。 設(shè)計(jì)任務(wù)書要求該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為39600件/年，該零件屬于輕型零件，由生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系可以確定該零件為大批量生產(chǎn)。生產(chǎn)節(jié)拍==：