閥體加工工藝與夾具設(shè)計分析

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摘要：近年來我國職業(yè)教育改革的重點(diǎn)是推動產(chǎn)教融合。作為培養(yǎng)技能性人才的直接實施者，教師要時刻提升自身的專業(yè)素養(yǎng)，不斷更新專業(yè)知識。而提升專業(yè)素養(yǎng)的有效途徑便是深入到企業(yè)一線進(jìn)行定崗實踐，在這個過程中積累教學(xué)案例。本文介紹筆者在定崗實踐過程中參與的一個項目，具體介紹閥體零件的加工工藝，其中包括定位基準(zhǔn)分析、加工工藝的編排和夾具設(shè)計。

關(guān)鍵詞：專業(yè)素養(yǎng)；定崗實踐；加工工藝；夾具設(shè)計

1閥體的工藝性分析

此閥體零件由臺階圓柱表面，R倒角圓弧，美制航空連接螺紋，內(nèi)孔等表面組成。根據(jù)技術(shù)要求，對內(nèi)部孔徑的尺寸精度和表面粗糙度要求很高。兩個NPT1/2的螺紋的相互位置度較高。用常規(guī)的四爪卡盤裝夾加工不能滿足螺紋孔和活塞孔的相互位置度的要求。必須制作相應(yīng)的車夾具才能滿足圖紙的要求。此外，零件的技術(shù)要求分析時候還要注意一下幾點(diǎn)：加工表面的尺寸精度要求；主要表面的形狀精度要求；主要加工表面之間的位置精度；有的零件需關(guān)注熱處理要求；其他要求,如需動平衡、去除銳邊、毛刺，毛坯要求等。

2閥體加工的方案選擇

加工中心具有加工精度高鏜孔粗糙度小，孔相互位置度高，一次裝夾可同時加工2個孔，加工效率高的優(yōu)點(diǎn)，而加工中心刀具費(fèi)用高，無法加工錐螺紋，螺紋精度不高且對操作人員要求高。四爪卡盤適合劃線打樣沖加工，零件夾緊易變形，偏心加工需增加平衡塊，且對操作人員技術(shù)要求較高，加工孔的相互位置度不能保證，加工效率較低。車夾具對操作人員技術(shù)要求不高，加工時容易觀察且螺紋加工質(zhì)量高。在加工前需對夾具本體在平衡架上進(jìn)行配重平衡處理。根據(jù)閥體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和具體的條件決定采用兩個十字孔加工用夾具的方案，夾具體采用彎板形式和車床的三爪卡盤相連接。工件以已經(jīng)加精基準(zhǔn)平面和孔徑定位，M20*1.5細(xì)牙螺桿頂緊，進(jìn)行配重處理后再進(jìn)行十字孔的車加工。

3加工工藝的編排

3.1毛坯材料的選擇

根據(jù)實際使用環(huán)境，閥體的使用介質(zhì)為加熱至80℃的酸性介質(zhì)，選用進(jìn)口PP材料。此材料無毒，耐熱性比較好，具有一定的韌性，耐化學(xué)性好。

3.2基準(zhǔn)的選擇

結(jié)合水閥閥體的圖紙技術(shù)要求，確定閥體的基準(zhǔn)如下：以pp材料棒的外圓為粗加工基準(zhǔn)，加工外圓和R圓弧、1/8NPT螺紋孔；以加工過的外圓為精基準(zhǔn)準(zhǔn)，加工內(nèi)孔各臺階、螺紋孔；以內(nèi)孔和平面為精基準(zhǔn)，在車夾具上加工兩個十字孔；鉆模板加工平面上的1/4美制安裝螺紋孔。

3.3裝夾方案的確定

根據(jù)閥體的結(jié)構(gòu)和具體加工條件，加工外圓時擬采用三爪自定心卡盤裝夾；加工內(nèi)孔時擬采用三爪自定心卡盤裝夾；加工十字孔時擬采用專用車夾具裝夾。

4專用夾具設(shè)計

4.1機(jī)床夾具的分類

4.1.1定位元件。定位元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置，包括各種定位銷、V型鐵、小錐度芯軸等。

4.1.2夾緊裝置。夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證工件在加工過程中的正確位置不發(fā)生變化，包括各種螺桿、螺母、壓板和氣缸等。

4.1.3夾具與機(jī)床之間的連接元件。這種元件用于確定夾具對機(jī)床主軸、工作臺、或?qū)к壷g的相互位置，如各種定位鍵、連接套筒、連接法蘭等。

4.1.4對刀或?qū)蛟?。這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置，如銑床用的對刀塊、鏜床用的對刀套、鉆床用的鉆套等。4.1.5其他裝置或元件。為了適應(yīng)不同的加工工序，有的夾具上會設(shè)置分度裝置、靠模裝置和工件頂出器等。

4.2專用夾具設(shè)計

此夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計具備一定的尺寸精度和尺寸穩(wěn)定性還具備足夠的強(qiáng)度和剛度；結(jié)構(gòu)工藝性教好；排屑性能較好，在機(jī)床上安裝使用方便并穩(wěn)定可靠[1]。具體形狀尺寸如圖1所示。

4.3閥體在夾具中的定位

在加工第一個中心高為43mm十字孔，根據(jù)工件的圖紙和加工技術(shù)要求，沒有必要限制工件的全部自由度。零件安裝在車夾具體定位銷上，以一面一銷定位，一個平面限制了沿Z軸的移動，繞X軸的轉(zhuǎn)動，繞Y軸的轉(zhuǎn)動。一個圓柱銷限制了X的移動，Y的移動兩個自由度。此夾具以共限制了X軸,Y軸,Z軸,A軸,B軸5個自由度，因為是加工的第一個孔，在圓周上的位置無任何要求，所以圍繞Z軸(零件的軸心線)的轉(zhuǎn)動的自由度不必限制，只需要5點(diǎn)定位即可滿足要求。零件夾緊時用M20*15的細(xì)牙螺栓夾緊即可。在加工第二個中心高為24mm孔時，需對夾具進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整：將原先的定位銷拆下來，更換定位銷，定位面增高了19mm,從而保證零件第二個孔的中心高為24mm。在已經(jīng)加工好的第一個孔里安裝一個長度為25mm的1/2NPT螺桿，起定位作用，用以限制零件圍繞Z軸（零件軸線）的轉(zhuǎn)動，從而保證了兩個十字孔間的相互位置。

4.4夾具上定位銷尺寸計算

由于孔與心軸的接觸情況不同，便有不同的計算結(jié)果。如果采用過盈配合，定位沒有間隙，此時可以保證定位基準(zhǔn)的位移量為零。但由于工件夾緊后加工，由于是過盈配合，造成零件的拆裝比較麻煩，對已經(jīng)加工的零件表面會造成損傷，所以不能采用過盈配合。為了零件的安裝和拆卸方便，必須對定位銷的尺寸進(jìn)行嚴(yán)格控制。定位銷的尺寸計算需控制在小間隙配合。一般根據(jù)經(jīng)驗法，孔與定位銷的配合間隙需控制在0.025~~0.04mm之間，才能正常安裝和拆卸。根據(jù)圖紙要求，將定位銷的尺寸孔在Φ41+0.05+0.02mm。結(jié)束語本設(shè)計具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)適用、便于加工和調(diào)整、操作簡單省力的特點(diǎn)。實踐證明此設(shè)計可以用于實際生產(chǎn)，滿足閥體的尺寸精度要求。

參考文獻(xiàn)

[1]尹相昶.閥體加工工藝及夾具設(shè)計[J].加工技術(shù)與機(jī)床,2017:52-57.

[2]李樹清.多孔系閥體的車削加工工藝設(shè)計[J]工藝與檢測,2018:101-105.

作者：楊清華 單位：江蘇城市職業(yè)學(xué)院