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阀体的加工工艺

上传时间:2019-10-05

  本港台开奖现场日期上本港台现场直播聊天室而租借的房子钥匙只有一。1引 言 1.1 本课题的意义 机械工业是国民经济的基础产业,工艺是机械工业的基础工作。制造技术是一个 永恒的主题,是设想、概念、科学、技术物化的基础与手段,是国家经济与国防的体 现,也是国家国家工业化的关键。工业技术是制造技术的重要部分,也是最有活力的 部分。产品从设计到现实必须通过加工才能完成,工艺是设计和制造的桥梁,设计的 可能性往往受到工艺的制约,同样设计可以通过不同的工艺来实现,工艺不同,所需 的加工设备工艺装备也就不同,其质量和生产也就有差别。 机床夹具是机械制造行业中不可或缺的重要工艺装备,可以保证机械加工质量, 提高生产效率,降低生产成本,减轻劳动强度,实现生产过程自动化,使用专用夹具 还可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围,所以夹具在机械加工中发挥着重要 的作用,大量专用机床夹具的采用为大批量的生产提供了必要的条件。因此,好的夹 具设计可以提高产品劳动生产率,保证和提高加工精度,降低生产成本等,还可以扩 大机床的使用范围,从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈 的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。 所以对 机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。 本次设计主要是阀体加工工艺和钻模的设计, 从实际生产要求出发, 突出实际 应 用,并以相关理论知识为纽带,紧密联系生产具有很强的实用性。 1.2 我国机械工艺发展现状 我国的现代制造技术主要沿着“广义制造” (或称“大制造” )的方向发展,具体 的发展方向可以归纳为 4 个方面和多个大项目。这 4 个方面体现为现代设计的技术、 现代成形和改性的技术、现代加工的技术、制造系统和管理的技术,大项目则包括反 求分层制造技术、微纳米技术、中尺度制造技术、极限制造技术、高速加工技术、表 面工程技术、质量控制工程、虚拟制造、智能制造、协同制造、绿色制造和共生制造 等。当前,我国工艺发展的重点是并行设计、创新设计、改性技术与现代成形、材料 成形过程仿真和优化等。 自动化制造单元在机械制造工艺领域已经逐渐得到广泛应用,其主要特征就是利 用多台或者单台加工机器、数控机床等进行多种产品的加工,因此可以看成是一种小型化的较为 灵活的自动系统。这是机械制造中自动化生产与成本相互配合作用下的产物,其最大的优势就是 能够提高生产效率从而降低生产成本。机械制造中的自动化系统由多个自动化数控机床构成,在 统一的计算机体系之下接受控制,进而形成一个简单的加工性的流水线,具有很强的实用性,在 我国的企业中得到广泛应用。该系统中自动化制造和分散控制是主导,具有生产线自动化的特点, 已经在很多技术领域广为使用。 1.3 机械制造工艺的发展趋势 在机械制造工艺不断发展的今天,其在国内外表现出全球化、自动化、环保化、 虚拟化、网络化等发展趋势,下面我们就其中几个方面作个简单探讨。 (1)全球化:机械制造业的国内、国际市场竞争越来越激烈,不少企业,甚至包 括知名企业,在无情的竞争中落败,倒闭的倒闭,被兼并的被兼并,不少暂时还得以 在国内市场立足的知名企业只能另辟蹊径,拓展新市场。网络通讯技术的快速发展进 一步推动了企业间既竞争又合作的发展趋势,它与激烈的市场角逐相互作用,成为了 制造业全球化的发展动力。当然我们也需要明确,全球化机械制造的基础是技术网络 化,是网络通讯技术的发展使得制造全球化得以完整实现。 (2)自动化:自动化信息管理一直是机械制造工艺领域追求的终极目标,制造技 术自动化可以提高产品的质量和生产率,同时又能降低成本,减轻工人的劳动强度。 目前,制造技术自动化的研究方向主要是制造系统中的集成和系统技术、制造单元技 术、人机一体化制造系统、工业机器人、制造过程的计划和调度、柔性制造技术以及 适应现代化生产模式的制造环境等。 (3)网络化:网络通讯技术的迅速发展和普及为企业生产、经营等活动带来了新 的变革,零件制造、产品设计、产品销售与市场开拓都变得可以在异地甚至异国进行。 网络通讯技术的快速发展同时也加快了技术信息的交流,加强了产品开发的合作与经 营管 理模式的学习,在一定程度上推动了企业向既竞争又合作的方向发展。 众所周知,现代机械制造技术突出表现为现代技术和工业创新的集成,它不仅是 国民经济的重要组成部分,也是衡量国家科技发展水平的重要标志,是国际间科技竞 争的重点。我们要抓住机遇,了解机械制造技术工艺的发展特点,把握现代机械制造 技术的 发展趋势,紧跟发展先进制造技术的世界潮流,将发展现代机械制造工艺放在战略优 先地位,尽快缩小与发达国家的差距,才能在全 球化的激烈竞争中立于不败之地。 2 阀体的加工工艺设计 机械加工工艺是实现产品设计,保证产品质量,节约能源,降低消耗的重要手段, 是企业进行生产准备,计划调度,加工操作,安全生产,技术检测和健全劳动组织的 重要依据,也是企业上品种,上质量,上水平,加速产品更新,提高经济效益的技术 保证。 在实际生产中,由于零件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不 同,针对某一零件,往往不是单独在一种机床上,用某一种加工方法就能完成的,而 是要经过一定的工艺过程才能完成其加工。因此,不仅要根据零件的具体要求,结合 现场的具体条件,对零件的各组成表面选择合适的加工方法,还要合理地安排加工顺 序,逐步地把零件加工出来。 2.1 阀体的结构特点和技术要求 阀体是模铸件,根据要求主要是加工孔、底平面。具体特点和技术要求如下: ①Φ 26 的孔与Φ 30 孔中心轴线 的孔要有同轴度要求,且与Φ 26 与Φ 30 孔的轴线有垂直度要求 ③ 左右端面的八个Φ 7 孔同轴度位置,需设计一立轴回转分度钻床夹具。 ④ 上下端面各有的两个Φ 7 的孔有同轴度要求 2.2 阀体的材料、毛坯和热处理 2.2.1 毛坯材料及热处理 毛坯材料:HT150 ,可热处理强化。 2.2.2 毛坯的结构确定 毛坯的结构工艺要求:毛坯的形状尺寸主要由零件组成表的形状、结构、尺寸及 加工余量等因素确定,并尽量与零件相近,以达到减少机械加工的切削力,力求达到 少或无切削加工,但是,由于现有的毛坯制造技术及成本的限制以及产品零件的加工 精度和表面质量要求愈来愈高,所以毛坯某些表面须留一定的加工余量,以便通过机 械加工达到零件的技术要求。 设计毛坯形状、尺寸还应考虑到: ① 各加工面的几何形状应尽量简单。 ② 工艺基准以设计基准相一致。 ③ 便于装夹、加工和检查。 在确定毛坯时,要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近,可以减少加工 余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但这样可能导致毛坯制造困难,需要采用 昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本。因此,毛坯的种类形状及尺寸的确定一 定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。 在毛坯的种类形状及尺寸确定后, 必要时可据此绘出毛坯图。 2.3 工艺过程设计中应考虑的主要问题 2.3.1 加工方法选择的原则 ① 所选加工方法应考虑每种加工方法的经济、精度要求相适应。 ② 所选加工方法能确保加工面的几何形状精度,表面相互位置精度要求。 ③ 所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。 ④ 加工方法要与生产类型相适应。 ⑤ 所选加工方法企业现有设备条件和工人技术水平相适应。 2.3.2 加工阶段的划分 按照加工性质和作用的不同,工艺过程一般可划分为三个加工阶段: ① 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属,为以后的精加工创造较好的条件,并 为半精加工,精加工提供定位基准,粗加工时能及早发现毛坯的缺陷,予以报废或修 补,以免浪费工时。粗加工可采用功率大,刚性好,精度低的机床,选用大的切前用 量,以提高生产率、粗加工时,切削力大,切削热量多,所需夹紧力大,使得工件产 生的内应力和变形大,所以加工精度低,粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 IT11 ~ IT12 ,粗糙度为 Ra20 ? 50um 。 ② 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备,保证合 适的加工余量。半精加工的公差等级为 IT9 ~ IT10。表面粗糙度为 Ra10 ~ 1.25um 。 ③ 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺 寸精度及表面粗糙度 ,使各主要表面达到图纸要求 .另外精加工工序安排在最后 ,可防 止或减少工件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床小的切前用量, 工序变形小, 有利于提高加工精度. 精 加工的加工精度一般为 IT6 ~ IT7 ,表面粗糙度为 Ra1.6 ~ 0.8um 2.3.3 工序的合理组合 确定加工方法以后,就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具 体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则: ① 工序分散原则 工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工 艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设 备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。 ② 工序集中原则 工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生 产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的 相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但 采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。 一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不 采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线 加工顺序的安排 零件的加工过程通常包括机械加工工序,热处理工序,以及辅助工序。在安排加 工顺序时常遵循以下原则: 表 2.2 加工工序安排原则 工序类别 工序 安排原则 1) 对于形状复杂、尺寸较大的毛坯,先安排划线工序, 为精基准加工提供找正基准 2) 按“先基准后其他”的顺序,首先加工精基准 机械加工 3) 在重要表面加工前应对精基准进行修正 4) 按“先主后次,先粗后精”的顺序 5) 对于与主要表面有位置精度要求的次要表面应安排在 主要表面加工之后加工 一般安排在粗加工全部结束之后,精加工之前;花费工时 辅助工序 中间检验 较多和重要工序的前后 2.4 阀体的机械加工工艺过程分析 图 2-1 阀体零件图 由图 2-1 可知: ① 该零件为模铸件,材料为 HT150。 ② 要求加工同心孔,表面粗糙度 Ra =12.5 um ③ 要求粗加工上下端面,表面粗糙度 Ra =12.5 um 。 ④ 要求粗加工左右端面,表面粗糙度 Ra =12.5 um 。 ⑤ 要求加工Φ 18 孔,Φ 20 孔,Φ 22 孔,Φ 26 孔 ⑦ 要求粗加工上下端面Φ 7 孔。 ⑧ 要求粗加工左右端面Φ 7 孔。 ⑨ 要求加工Φ 36 孔 由零件图分析知,该零件有铣削部分、钻孔部分。在钻上加工深孔和同轴孔;铣 削部分有粗加工平面;钻孔部分为在立式钻床上加工Φ 7 通孔。 阀体的毛坯图 2.4.2 阀体的工艺的路线 拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究,多提 几个方案,加以分析比较确定一个最合理方案。 采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度以及需留的加工余量 表 表 面 加 工 表 面 加 方 工 法 粗 糙 度 Ra 表 面 光 洁 度 公 差 等 级 公 等 差 级 加 工 余 量 说 明 (参考参数) 粗 外 半 精 细 圆 粗 精 研 钻 扩 粗 半 内 精 细 粗 孔 精 粗 精 研 精 精 车 车 车 车 磨 磨 磨 孔 孔 镗 镗 镗 镗 铰 铰 磨 磨 磨 12.5 6.3 1.6 0.8 1.0 0.4 0.1 25 6.3 6.3 3.2 1.6 0.2 3.2 1.6 1.6 0.2 0.1 12.5 6.3 1.6 0.8 0.8 0.1 1~3 4~5 6~7 7~8 6~7 8~9 10~14 1~3 4~5 2~4 5~6 6~7 9~10 5~6 6~7 6~7 910 10~14 1~3 4~6 6~7 7~9 7~9 10~14 IT12~IT11 IT10~IT9 IT8~IT7 IT6~IT5 IT8~IT7 IT6~IT5 IT6~IT5 IT13~IT11 IT10~IT9 IT10~IT9 IT9~IT8 IT8~IT7 IT7~IT6 IT8 IT7 IT8 IT7~IT6 IT7~IT6 IT14~IT11 IT10 IT9 IT7~IT6 IT7~IT6 IT5 11~10 10~8 8~7 7~6 7 6 4~5 12 10 9~8 8 7 6 8~7 7~6 7 6 5~4 11~9 10~9 8~6 7~5 7~5 5~2 1~5 0.50~1.60 0.2~0.5 0.1~0.25 0.25~0.85 0.06 0.10~0.03 0.3~0.5 1.8 1.0~1.8 0.5~0.8 0.1~0.3 0.1~0.55 0.4~0.2 0.2~0.3 0.2~0.5 0.1~0.2 0.01~0.02 0.9~2.3 0.2~0.3 0.05 0.03 0.03 0.01~0.03 指尺寸在直 径 180 以下, 长度在 500 以下 , 铸件的 直 径 余 量 指 孔 径 在 180 以下 , 铸 件直径的余 量.L/d2 L/d=2~10 时, 加工误差增 加 1.2~2 倍 粗刨,粗铣 平 精刨,精铣 粗 面 半 精 研 精 磨 磨 磨 磨 指平面最大 尺寸 500 以 下的铸件的 平 面 余 量 2.4.3 阀体加工工艺路线的确定 在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下,成批量生产可以考 虑采用专用机床,以便提高生产率。但同时考虑到经济效果,降低生产成本,阀体具 体加工工艺过程可以设计两个,具体如下表: 表 2.4 机械加工工艺过程 1 · 工序内容 加工车 间 铸造车 设备名 称 模铸 夹具 工艺设备名称 刀具 量具 1 备料用铸锻方法获得毛坯 间 热处理 2 毛坯时效处理 间 金工车 自然 普通铣 床 普通铣 床 普通钻 床 普通钻 床 普通钻 床 普通钻 床 普通钻 床 普通钻 专用夹 具 专用夹 具 专用夹 具 专用夹 具 专用夹 具 专用夹 具 专用夹 具 专用夹 端面铣 刀 端面铣 刀 高速钢 钻头 高速钢 钻头 高速钢 钻头 高速钢 钻头 高速钢 钻头 高速钢 专用 量具 专用 量具 专用 量具 专用 量具 专 用 夹具 专用 量具 专用 量具 专用 3 粗铣阀体左右端面 间 金工车 4 粗铣阀体上下端面 间 金工车 5 钻左端面Φ 7 的孔 间 金工车 6 钻左端面Φ 20 的孔 间 金工车 7 锪左端面Φ 26 的孔 间 金工车 8 钻右端面Φ 7 的孔 间 金工车 9 10 绞右端面Φ 36 的孔 间 钻下端面Φ 18 孔 金工车 间 金工车 11 钻下端面Φ 7 的孔 间 金工车 12 钻上端面Φ 22 的孔 间 金工车 13 14 15 16 钻上端面Φ 7 的孔 间 去毛刺 清洗 终检入库 床 床 普通钻 床 普通钻 床 普通钻 具 专用夹 具 专用夹 具 专用夹 具 钻头 高速钢 钻头 高速钢 钻头 高速钢 钻头 量具 专 用 夹具 专 用 夹具 专 用 夹具 表 2.5 机械加工工艺过程 2 · 工序内容 间 铸造车 1 备料用铸锻方法获得毛坯 间 热处理 2 毛坯时效处理 间 金工车 3 粗铣阀体左右端面 间 4 钻左端面Φ 7 的孔 床 金工车 5 钻左端面Φ 20 的孔 间 金工车 6 钻左端面Φ 26 的孔 间 金工车 7 7 钻右端面Φ 7 的孔 间 钻右端面Φ 7 的孔 金工车 床 普通钻 具 专用夹 钻头 高速钢 夹具 专 用 床 普通钻 具 专用夹 钻头 高速钢 量具 专 用 床 普通钻 具 专用夹 钻头 高速钢 量具 专用 普通钻 具 专用夹 钻头 高速钢 专用 床 普通钻 具 专用夹 刀 高速钢 量具 普通铣 专用夹 端面铣 专用 自然 模铸 称 夹具 刀具 量具 加工车 设备名 工艺设备名称 间 金工车 8 绞右端面Φ 36 的孔 间 金工车 9 粗铣阀体上下端面 间 金工车 10 钻下端面Φ 18 的孔 间 金工车 11 钻下端面Φ 7 的孔 间 金工车 12 钻上端面Φ 22 的孔 间 金工车 13 14 15 钻上端面Φ 7 的孔 间 去毛刺 清洗 终检入库 床 床 普通钻 床 普通铣 床 普通钻 床 普通钻 床 普通钻 床 普通钻 具 专用夹 具 专用夹 具 专用夹 具 专用夹 具 专用夹 具 专用夹 具 钻头 高速钢 钻头 端面铣 刀 高速钢 钻头 高速钢 钻头 高速钢 钻头 高速钢 钻头 夹具 专用 量具 专用 量具 专用 量具 专 用 夹具 专 用 夹具 专 用 夹具 通过对以上两个工艺过程进行比较, 可以发现工艺规程 2 在对零件进行机加工时, 由于没有对上下底面进行粗加工,会对之前所列出的加工的定位产生很大的影响,从 而使零件很难甚至不可能达到要求的精度,因此采用工艺规程 1,运用工艺规程 1 对 阀体进行机加工。 2.5 阀体的工序设计 工序设计包括工序基准的选择、工序尺寸的确定、加工余量的确定、机床的选择、 工艺装备的选择、切削用量的选择和时间定额的确定。 2.5.1 工序基准的选择 工序基准是在工序图上以标定被加工表面位置尺寸和位置精度的基准。所标定的 位置尺寸和位置精度分别称为工序尺寸和工序技术要求,工序尺寸和工序技术要求的 内容在加工后应进行测量,测量时所用的基准称为测量基准。通常工序基准和测量基 准重合。 工序基准的选择应注意以下几点: ① 选设计基准为工序基准时, 对工序尺寸的检验就是对设计尺寸的检验, 有利于 减少检验工作量。 ② 当本工序中位置精度是由夹具保证而不需要进行试切, 应使工序基准与设计基 准重合。 ③ 对一次安装下所加工各个表面,各加工面之间的工序尺寸应与设计尺寸一致。 2.5.2 确定各工序的加工设备和工艺装备 2.5.2.1 机床的选用原则 ⑴ 机床的加工尺寸范围应与零件的外轮廓尺寸相适应。 ⑵ 机床的工作精度应与工序要求精度相适应。 ⑶ 机床的生产率应与工件的生产类型相适应。 查资料可得,具体的机床选择如下: 立式钻床(Z5030A) ,主要用于钻孔和扩孔。 万能铣床(XW6032A) ,主要用于铣平面加工。 2.5.2.2 刀具的选用 刀具的选择主要取决于工序采用的加工方法,加工表面的尺寸,工件材料,所要 求的加工精度,表面粗糙度,生产率及经济性等,一般应尽可能采用标准刀具,必要 时采用高生产率的复合刀具及其化专用刀具。 查资料可得具体刀具选择如下: 铣刀:材料 高速钢 ( W18 Cr4V ) 圆柱形铣刀:D=63mm L=70mm Z=10 (GB/T1115.1-2002) 钻头:材料 高速钢 ( W18 Cr4V ) 直柄长麻花钻:Φ 8(GB/T1135.4-1996) 专用复合刀具:材料 高速钢 用于加工Φ 7 通孔 2.5.3 阀体切削用量和工序尺寸的确定 在这只确定钻上端面φ 7 孔的加工余量、和公差。 由表 2-28 可查得钻孔余量 Z 钻 =0.2mm。 查表 1-20 可依次确定各工序尺寸的加工 精度等级为,镗:IT12。根据上述结果,再查标准公差数值表可确定各工步的公差值 分别为,钻:0.15mm。 综上所述,该工序各工步的工序尺寸及公差分别为,钻:φ 7+0.14mm。 2.5.4 切削用量的计算 钻Ф 7 孔 ①背吃刀量的选择 由表查得,铰削前孔的直径是 6.8mm,因此铰孔工位的背吃刀量 ap=7mm-6.8mm=0.15mm。 ②进给量的选择 由表 5-31 查得在铸铁上铰φ 7 的孔,进给量 f=0.30~0.50mm/r,故暂取 f=0.40mm/r。 ③切削速度的选择 由表 5-31 知在铸件上铰φ 7 的孔,v=2~6m/min,故暂取 v=4m/min。 1000 v 1000 * 4 所以主轴转速 n= = =181.89r/min ?D ? *7 取转速 n=185r/min。可求出实际切削速度 v=n ? d/1000=4.07m/min。 3 专用夹具设计 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度。在加工曲柄板沉孔时,需 要设计专用夹具。 一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求: (1) 保证工件的加工精度 保证加工精度的关键, 首先在于正确地选定定位基准、 定位方法和定位元件,必要时还需进行定位误差分析,还要注意夹具中其他零部件的 结构对加工精度的影响,确保夹具能满足工件的加工精度要求。 (2) 提高生产效率 专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应, 应尽量采用各种 快速高效的装夹机构,保证操作方便,缩短辅助时间,提高生产效率。 (3)工艺性能好 专用夹具的结构应力求简单、合理,便于制造、装配、调整、 检验、维修等。专用夹具的制造属于单件生产,当最终精度由调整或修配保证时,夹 具上应设置调整和修配结构。 (4)使用性能好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且 又经济适用的前提下,应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置,以减轻操作者的 劳动强度。专用夹具还应排屑方便。必要时可设置排屑结构,防止切屑破坏工件的定 位和损坏刀具,防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。 (5)经济性好 专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构,力求结构简单、制 造容易,以降低夹具的制造成本。因此,设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要 的技术经济分析,以提高夹具在生产中的经济效益。 3.1 夹具的基本概念及基本原理 3.1.1 夹具的 3.1.1.1 夹具的组成 按在夹具中的作用、地位及结构特点、组成夹具的元件可以分为以下几类 (1)定位元件及定位装置 (2)夹紧元件及夹紧装置 (3)夹具体 (4)对刀,导引元件及装置 (5)动力装置 (6)分度,对定装置 (7)其它辅助元件及装置 (包括夹具体各部分相连接用的以及夹具与机床相连接 用的紧固螺钉,销钉以及各种手柄等) 每一个夹具不一定所有各类组成元件都具备,如手动夹具就没有动力装置,一般 车床夹具就没有刀具导向装置及分度装置。 3.1.1.2 定位、夹紧和装夹的概念 工件在安装之前必须安装在夹具中,使其得到一个正确的位置和方向,并使其在 加工过程中虽受到切削力和其他外力的影响,仍能保持正确的位置和方向。 确定工件在机床上或夹具中有正确位置的过程称为定位。 工件定位后将其固定,使其在加工过程中保持定位位置不变的操作成为夹紧。 将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。 3.1.2 工件在夹具中定位的基本原理 任何一个工件在空间有六个自由度,工件在夹具中定位时用合理分布的六个支撑 点限制工件的六个自由度,使工件在夹具中的位置完全确定,称为六点定位原理。 完全定位:定位元件所能限制的自由度数且等于所需要限制和可能有的全部自由 度的情况。 不完全定位:定位元件所能限制的自由度数目,不少于所需要限制的自由度数, 但少于 6 个自由度的定位情况。 欠定位:定位元件所能限制的自由度数少于所需要限制的自由度数的定位情况。 过定位:定位元件所相当于的支承点数多于所能限制的自由度数,即所相当于的 额多个支承点重复限制同一个自由度的定位情况。 定位基准的选择原则 定位基准的选择原则应尽量使工件的定位基准与工序基准相重合,尽量用精度基 准作为定位基准,遵守基准统一原则,应使工件安装稳定,加工中所引起的变形最小, 应使工件定位方便,夹紧可靠。 3.1.3 常用定位方法及定位元件 3.1.3.1 工件以平面定位 当工件以一个平面为定位基准时,一般不以一个完整的大平面作为定位元件的接 触表面, 常用三个支承钉或两三个支承板作为定位元件。 各定位板的位置应尽量远离, 以使工件定位可靠。有时由于某种特殊原因,如工件很薄很小,而不得不用平面定位 原件,此时去除中间的一部分或开若干小槽,以便提高定位精度并便于清除切削。 (1)固定支承 固定支承包括支承钉和支承板,它们在使用过程中是固定不动的。 支承钉包括平头支承钉、圆头支承钉和齿纹支承钉。平头支承钉用于精基准面定 位;圆头支承钉用于粗基准面定位;齿纹头支承钉也适用于粗基准面定位,因其表面 有齿纹,具有较大的摩擦因数,可防止工件滑动,常用在工件的侧面。 支承钉可用过盈配合或过度配合压入夹具内。 工件以较大的精度基准定位时采用支承板,支承钉支承板都已标准化,设计时可 查阅有关资料。 1.可调支承 在工件定位过程中,支承的高度需要调整,或一个夹具常用以加工不同批工件, 而不同批工件定位基准形状变化很大时往往需要定位元件中的某一个或两个支承能够 调节位置。 可调支承用于毛胚质量不高,而又以粗基准定位。这时若采用固定轴承,由于毛 胚尺寸不稳定, 将引起工件上要加工表面的加工质量发生较大的变化。 影响加工精度。 2.自卫支承(浮动支承) 在工件定位过程中,能自动调整位置的支承称为自卫支承。它是随工件定位基准 面位置的变化而自动与之相适应的。 由于自卫支承是活动的,支承点的位置能随工件定位基面的不同而自动调节,定 位基面压下其中一点,其余点使上升,直至工件与各点接触。接触点数的增加,提高 了工件装夹的刚度和稳定性。但是一个自卫支承实际上仍然只起一个定位支承钉的作 用,只限制工件的一个自由度。 自卫支承适用于工件以毛胚面定位或刚性不足的场合。 1.工件以外圆柱面定位 以工件的外圆柱面定位时,常用方法是将外圆柱面装在圆孔,半圆孔,V 型块或 定心加紧机构中。其中后两种最为常用。 V 型块有固定式,可调整式和活动式。活动式 V 形块不仅起固定作用,还起夹紧 作用。 2.工件以圆柱孔定位 工件以圆柱孔为定位基准, 此种定位方式所用圆柱定位销, 定位心轴和圆锥定位销 等。 (1)圆柱定位销 圆柱定位销有固定式,插销式和可换式。 固定式定位销直接用过盈配合装在夹具上,可换定位销则可按间隙配合通过套筒 再装在夹具体上。 (2)圆柱心轴 间隙配合心轴,心轴的限位基面一般按 h6,g6 或 f7 制造,其装卸工件方便,但 定心精度不高。为了减少配合间隙,而造成的工件倾斜,工件常以孔和端面联合的定 位,因而要求工件定位孔与定位端面之间,心轴限位圆柱面与限位端面之间都有较高 的垂直度。过盈配合心轴,装卸工件不方便又很慢,但可以对工件的两位端面进行加 工。 3.1.4 工件在夹具中的加紧 夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位,不致因加工时的切削力,重力,或半生 力(离心力,惯性力)的作用而产生移动或振动。 1.夹具装置:夹具装置是夹具完成夹紧作用的一个重要而不可缺少的组成部分, 除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所确定的位置,才可以没 有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣对于提高夹紧的精度和工作效率,减轻劳动强度都 有很大影响。 设计夹紧装置时,应满足以下主要要求: (1)夹紧装置在对工件夹紧时,不应当破坏工件的定位,为此,必须正确的选择 夹紧力的方向及作用特点。 (2)夹紧力的大小应该可靠,适当,要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损 伤不致超出允许范围。 3)夹紧装置结构简单合理,夹紧动作要迅速,操作方便,省力和安全。 2.夹紧力方向的确定 (1)夹紧力应朝向主要定位基准面。对工件只施加一个夹紧力或施加几个方向相 同的夹紧力时,夹紧力的方向应尽可能朝向主要定位基准面。 (2)夹紧力应有助于定位,而不应破环定位,在夹紧力的作用下工件不应该离开 支承点。 (3)夹紧力尽量与夹紧工件刚度最大的方向一致。 (4)夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力相同。当夹紧力方向与工件重力方 向和切削力方向都相同时,加工过程所需的夹紧力最小,从而能简化夹紧装置的结构 便于操作,减小人工劳动强度。 3.夹紧力作用点的选择 (1)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 (2)夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位,这样还可以防止或减少工件的 变形对加工精度的影响。 (3)夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。在加工过程中,切削力一般容易引起 工件的转动和振动。作用点靠近被加工表面,始切削力对加工作用点的力变小,以减 少工件转动趋势或变形。 4.基本夹紧装置 夹具的各种夹紧机构中,以斜楔、螺旋、偏心、铰链机构以及它们组合而成的夹 紧装置最为普遍。 (1)斜楔夹紧机构 ①结构特点 a.斜楔的自锁性。 自锁就是当外加的夹紧作用力一旦消失或撤消后, 夹紧机构在 纯摩擦力的作用下仍能保持处于夹紧状态而不松开。 b.斜楔具有改变夹紧作用方向的特点。 当外加一个夹紧作用力时, 则斜楔产生一 个与夹紧力方向垂直的对工件的作用力。 c.斜楔具有增力的作用。 d.斜楔夹紧行程很小。 ②适用范围 由于手动的斜楔夹紧机构夹紧工件时既费时又费力, 效率极低, 实际上很少采用 (2)螺旋夹紧机构 由螺钉、螺母、垫圈、压板等原件组成的加紧机构,称为螺旋夹紧机构。 ①结构特点 a.螺旋夹紧机构结构简单,容易制造。 b.螺旋夹紧机构有很大的增力作用,夹紧力与夹紧行程都很大。 c.由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长,升角又小,所以自锁性能很好。 d.不足之处是夹紧速度慢,工件装卸费时,增加辅助世间。 ②适用范围 螺旋夹紧机构结构简单,制造方便夹紧行程不受限制且夹紧可靠,所以在手动夹 紧装置中广泛使用。 (3)偏心夹紧机构 偏心夹紧机构是指用偏心件直接或间接与其他原件组合来使用的实心夹紧工件 的机构。 适用范围:圆偏心轮夹紧后,自锁性能较差,只适用于切削力负荷较小又无很大 振动的场合,又因结构尺寸不能太大,为满足自锁条件,夹紧行程受到限制,所以对 夹紧面的尺寸公差要求严格。 (4)铰链夹紧机构 铰链夹紧机构是由铰链杠杆组合而成的一种增力结构, 其结构简单, 增力倍数大, 摩擦损失小,但无自锁性能。常与动力装置连用,故在机械化装置中广泛应用。 (5)联动夹紧机构 利用一个原始作用力实现多件或单件的多点多向同时夹紧的机构称为联动夹紧机 构。 (6)定心夹紧机构 定心夹紧机构是一种能够同时实现定位和夹紧的特殊夹紧机构。它的定位原件也 是夹紧原件,它将工件定位并夹紧以后,能使其定位面的中心或对称中心固定在规定 的位置。 定心夹紧机构可以分为刚性定心夹紧机构和弹性定心夹紧机构。 刚性定心夹紧机构定心精度不高,但夹紧行程大,常用在粗加工,弹性定心夹紧 机构定位精度高,但夹紧行程小,常用与精加工 3.1.5 夹具体 夹具体是夹具的基础件,他将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体,并通过它将 夹具安装到机床上。它的结构形状尺寸及大小,取决于加工工件的特点尺寸大小,各 种元件的结构和布局,夹具机床的连接方式,切削力及重力等大小的影响。 3.1.5.1 夹具毛坯的类型 (1)铸造夹具体 铸造夹具体工艺性好,可铸成各种复杂形体。它具有较好的抗压强度,刚度和抗 震性,切削性好,但生产周期长,需时效处理,以消除内应力。常用材料灰铸铁,要 求强度高时用铸钢,要求重量轻时用铸铝。目前铸造夹具体的应用最广。 (2)焊接夹具体 焊接夹具体是采用钢板型材焊接而成,这类结构制造方便,生产周期短,成本低。 易减轻重量。但焊接过程中的热变形和残余应力较大,易变形,为此,焊接后须进行 退火处理,以保证夹具尺寸的稳定性。它适用于新产品适制,临时急用及结构简单的 夹具体。 (3)锻造夹具体 锻造夹具体适用于结构简单,尺寸不大,要求强度和刚度较大的夹具体。它能承 受较大的冲击载荷,锻造后酌情采用调质,正火或回火处理。 (4)装配夹具体 装配夹具体是选用标准毛胚件或零件及个别非标准件通过销钉,螺钉连接组装而 成。为保证夹具体不会产生不允许的变形或振动,夹具体应有足够的强度或刚度。 3.1.5.2 夹具体应满足的要求 (1)应有足够的强度和刚度。在加工过程中,夹具体要承受较大的切削力和夹紧 力。为保证夹具体不会产生不允许的变形或振动,夹具体应有足够的驱动和刚度。 (2) 力求结构简单和装卸方便。在保证强度和刚度的前提下。尽可能体积小重量 轻。 (3) 结构工艺性好,夹具体应便于制造、装配、检验和维修。例如:铸造夹具体 上安装各种元件的表面应铸造出 3—5mm 凸台。 (4) 排除,切屑要方便。 (5)夹具体在机床上安装稳定可靠。 (6)有适当的精度和尺寸稳定性。夹具体上的重要表面,如安装定位元件的表面, 夹具体的安装基面,应有适当的尺寸和形状精度,它们之间还应有适当的位置精度。 3.2 专用夹具的设计及原理分析 为保证阀体的使用要求,需加工阀体同轴线.5mm 深 2mm, 从而设计气动夹紧钻床夹具, 保证工件的加工精度和加工质 量。 3.2.1 定位基准和定位元件的设计与分析 根据阀体的形状和加工技术要求及精度。 工件定位以端面, 内孔及外圆柱面定位。 ? ? ? 工件以 ? 76 H7 外止口端面为主要定位基面, 端面限制了工件的 X , Y , Z 三个自由 ? ? 度;工件以 ? 76 H7 外圆柱面为主要定位基面,定位套限制了工件的 Y , Z 两个自由度; ? 工件以 ? 6.7 H9 孔为主要定位基面,限制了一个 Y 自由度。如图 3-1 所示: 3.2.2 夹具方案与夹具体的设计 3.2.2.1 夹具体设计 由 2.1.6 可设计夹具体,材料为 HT200,因为夹具体为铸件,应进行人工时效处 理,具体加工技术要求及结构见夹具体零件图。 3.2.2.2 夹具方案 根据阀体形状特点并由 2.1.4 知应选择轴向方向为夹紧的方向,阀体的左端面及 底面为被夹紧的两面。并选择气动斜楔夹紧机构为夹紧机构。 由以下各主要元件的设计,将各部分连成一整体,够成钻模板的装配图 3.2.2.3 定位 3.2..2.3 误差分析 该夹具定位基准与设计基准均为距 76 圆柱端面为 6 的端面,基准位置误差为零。 基准不重合误差误差 0,可确定最大定位误差 ?Y =0+0.0=0mm,所以定位误差 0.mm。工 件尺寸 84mm,公差取 12 级,查表 IT12=0.2,所以加工误差定位误差为=0.2mm,定位 误差 ? D ? k /3,此定位方案可行。 3.2.2.4 夹紧力分析 夹紧力是满足定位可靠,夹具可行的因素。夹紧力不能太小,否则加工时产生位 移破坏定位,但也不能太大,否则工件易变形本次加工孔径较小,所需夹紧力也较小, 所设计的夹紧机构能满足加工要求我们采用气动夹具。 结 论 此次毕业设计的内容主要有两个方面:阀体的加工工艺设计和夹具的设计。主要 目的: 在于通过对阀体加工工艺的设计, 熟悉和掌握零件从毛坯材料选择到成品过程, 培养实际生产中产品设计能力;另外通过对夹具的设计,熟悉和掌握夹具的基本知识 和设计原则。通过本次的毕业设计,使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习, 工艺的设计,能使我们更加了解毛坯材料的选择,材料的热处理,加工方法的选择, 加工余量的确定, 更加熟悉了工艺规程和先进的加工工艺, 学习到了工艺的制定过程, 工艺卡片的制作,工艺手册的查询等方面的知识,先制定合理的加工工序,再选用合 适的机床,查工艺手册定合适的毛坯,再查进给、切削速度、转速,计算实际转速和 时间完成工艺卡片; 通过专用夹具的设计, 使我们掌握了专用夹具的设计步骤及过程, 六点定位原理, 通过设计定位元件来实现设计标准, 通过夹紧力的计算选用夹紧装置, 对毛坯夹紧的原则,最终完成零件的加工达到设计的要求。 脚踏实地,认真严谨,实事求是的学习态度,不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的 精神是我在这次设计中最大的收益。 我相信通过毕业设计不仅提升了对我大学期间所学基本专业知识综合运用也锻炼 了我们实际解决工程实际的能力,而且让我们对所学的知识有了更加深刻的理解,对 我们以后的学习、工作有了更大的帮助,为我们留下了宝贵的经验。 致 谢 历经了近两个月的不懈努力,设计及论文已经完成。从最初的茫然,到慢慢的进 入状态,再到对思路逐渐的清晰, ,紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。 本论文是在指导老师闫海仙老师的悉心指导下完成的。老师渊博的专业知识,严 谨的治学态度,精益求精的工作作风,诲人不倦的高尚师德,严以律己、宽以待人的 崇高风范,朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅是我树立了远大的学 术目标、掌握了基本的研究方法,还使我明白了许多待人接物与人处事的道路。本论 文从选题到完成,每一步都是在程老师的指导下完成了,倾注了老师大量的心血,在 此更要感谢闫老师, 是在他的细心指导和关怀, 我才能够顺利的完成毕业设计及论文。 还有在我的学业和设计中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血,在此我要向所有的老 师致以最衷心的感谢和深深的敬意,同时感谢我的同学和朋友,在我写论文的过程中 给予我了很多素材,还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。 由于我专业知识水平有限,所写论文难免有不足之处,恳请各位老师和学友批评 和指正! 主要参考文献(资料) : [1] 尹成湖. 机械制造技术基础. 高等教育出版社,2008 [2] 尹成湖. 机械制造技术基础课程设计. 高等教育出版社,2008 [3] 王启平.机械制造工艺学.哈尔滨工业大学出版社,1995 [4] 金捷. 机械加工技能训练. 清华大学出版社,2009 [5] 牛宝林. PRO/E 应用与实例教程[M]. 人民邮电出版社,2009 [6]四川大学 CAD/CAM 研究所.机床夹具设计手册.北京:机械工业出版社,2001 织梦好,好织梦

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