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______________________________________________________________________________________________________________ 1引 言 1.1 本課題的意義 機械工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)，工藝是機械工業(yè)的基礎工作。制造技術是一個永恒的主題，是設想、概念、科學、技術物化的基礎與手段，是國家經(jīng)濟與國防的體現(xiàn)，也是國家國家工業(yè)化的關鍵。工業(yè)技術是制造技術的重要部分，也是最有活力的部分。產(chǎn)品從設計到現(xiàn)實必須通過加工才能完成，工藝是設計和制造的橋梁，設計的可能性往往受到工藝的制約，同樣設計可以通過不同的工藝來實現(xiàn)，工藝不同，所需的加工設備工藝裝備也就不同，其質(zhì)量和生產(chǎn)也就有差別。 機床夾具是機械制造行業(yè)中不可或缺的重要工藝裝備，可以保證機械加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，減輕勞動強度，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，使用專用夾具還可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍，所以夾具在機械加工中發(fā)揮著重要的作用，大量專用機床夾具的采用為大批量的生產(chǎn)提供了必要的條件。因此，好的夾具設計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設計及制造提出了更高的要求。所以對機械的加工工藝及夾具設計具有十分重要的意義。 本次設計主要是閥體加工工藝和鉆模的設計，從實際生產(chǎn)要求出發(fā)，突出實際 應用，并以相關理論知識為紐帶，緊密聯(lián)系生產(chǎn)具有很強的實用性。 1.2 我國機械工藝發(fā)展現(xiàn)狀 我國的現(xiàn)代制造技術主要沿著“廣義制造”（或稱“大制造”）的方向發(fā)展，具體的發(fā)展方向可以歸納為4 個方面和多個大項目。這4 個方面體現(xiàn)為現(xiàn)代設計的技術、現(xiàn)代成形和改性的技術、現(xiàn)代加工的技術、制造系統(tǒng)和管理的技術，大項目則包括反求分層制造技術、微納米技術、中尺度制造技術、極限制造技術、高速加工技術、表面工程技術、質(zhì)量控制工程、虛擬制造、智能制造、協(xié)同制造、綠色制造和共生制造等。當前，我國工藝發(fā)展的重點是并行設計、創(chuàng)新設計、改性技術與現(xiàn)代成形、材料成形過程仿真和優(yōu)化等。 自動化制造單元在機械制造工藝領域已經(jīng)逐漸得到廣泛應用，其主要特征就是利 用多臺或者單臺加工機器、數(shù)控機床等進行多種產(chǎn)品的加工，因此可以看成是一種小型化的較為靈活的自動系統(tǒng)。這是機械制造中自動化生產(chǎn)與成本相互配合作用下的產(chǎn)物，其最大的優(yōu)勢就是能夠提高生產(chǎn)效率從而降低生產(chǎn)成本。機械制造中的自動化系統(tǒng)由多個自動化數(shù)控機床構(gòu)成，在統(tǒng)一的計算機體系之下接受控制，進而形成一個簡單的加工性的流水線，具有很強的實用性，在我國的企業(yè)中得到廣泛應用。該系統(tǒng)中自動化制造和分散控制是主導，具有生產(chǎn)線自動化的特點，已經(jīng)在很多技術領域廣為使用。 1.3 機械制造工藝的發(fā)展趨勢 在機械制造工藝不斷發(fā)展的今天，其在國內(nèi)外表現(xiàn)出全球化、自動化、環(huán)?；⑻摂M化、網(wǎng)絡化等發(fā)展趨勢，下面我們就其中幾個方面作個簡單探討。 （1）全球化：機械制造業(yè)的國內(nèi)、國際市場競爭越來越激烈，不少企業(yè)，甚至包括知名企業(yè)，在無情的競爭中落敗，倒閉的倒閉，被兼并的被兼并，不少暫時還得以在國內(nèi)市場立足的知名企業(yè)只能另辟蹊徑，拓展新市場。網(wǎng)絡通訊技術的快速發(fā)展進一步推動了企業(yè)間既競爭又合作的發(fā)展趨勢，它與激烈的市場角逐相互作用，成為了制造業(yè)全球化的發(fā)展動力。當然我們也需要明確，全球化機械制造的基礎是技術網(wǎng)絡化，是網(wǎng)絡通訊技術的發(fā)展使得制造全球化得以完整實現(xiàn)。 （2）自動化：自動化信息管理一直是機械制造工藝領域追求的終極目標，制造技術自動化可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率，同時又能降低成本，減輕工人的勞動強度。目前，制造技術自動化的研究方向主要是制造系統(tǒng)中的集成和系統(tǒng)技術、制造單元技術、人機一體化制造系統(tǒng)、工業(yè)機器人、制造過程的計劃和調(diào)度、柔性制造技術以及適應現(xiàn)代化生產(chǎn)模式的制造環(huán)境等。 （3）網(wǎng)絡化：網(wǎng)絡通訊技術的迅速發(fā)展和普及為企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營等活動帶來了新的變革，零件制造、產(chǎn)品設計、產(chǎn)品銷售與市場開拓都變得可以在異地甚至異國進行。網(wǎng)絡通訊技術的快速發(fā)展同時也加快了技術信息的交流，加強了產(chǎn)品開發(fā)的合作與經(jīng)營管 理模式的學習，在一定程度上推動了企業(yè)向既競爭又合作的方向發(fā)展。 眾所周知，現(xiàn)代機械制造技術突出表現(xiàn)為現(xiàn)代技術和工業(yè)創(chuàng)新的集成，它不僅是 國民經(jīng)濟的重要組成部分，也是衡量國家科技發(fā)展水平的重要標志，是國際間科技競爭的重點。我們要抓住機遇，了解機械制造技術工藝的發(fā)展特點，把握現(xiàn)代機械制造技術的 發(fā)展趨勢，緊跟發(fā)展先進制造技術的世界潮流，將發(fā)展現(xiàn)代機械制造工藝放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位，盡快縮小與發(fā)達國家的差距，才能在全 球化的激烈競爭中立于不敗之地。 2閥體的加工工藝設計 機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度，加工操作，安全生產(chǎn)，技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種，上質(zhì)量，上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術保證。 在實際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、材料、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸和技術要求等不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上，用某一種加工方法就能完成的，而是要經(jīng)過一定的工藝過程才能完成其加工。因此，不僅要根據(jù)零件的具體要求，結(jié)合現(xiàn)場的具體條件，對零件的各組成表面選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，逐步地把零件加工出來。 2.1 閥體的結(jié)構(gòu)特點和技術要求 閥體是模鑄件，根據(jù)要求主要是加工孔、底平面。具體特點和技術要求如下： ①Φ26的孔與Φ30孔中心軸線是一條 ② Φ18與Φ22的孔要有同軸度要求，且與Φ26與Φ30孔的軸線有垂直度要求 ③ 左右端面的八個Φ7孔同軸度位置，需設計一立軸回轉(zhuǎn)分度鉆床夾具。 ④ 上下端面各有的兩個Φ7的孔有同軸度要求 2.2 閥體的材料、毛坯和熱處理 2.2.1毛坯材料及熱處理 毛坯材料：HT150 ,可熱處理強化。 2.2.2毛坯的結(jié)構(gòu)確定 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求：毛坯的形狀尺寸主要由零件組成表的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸及加工余量等因素確定，并盡量與零件相近，以達到減少機械加工的切削力，力求達到 少或無切削加工，但是，由于現(xiàn)有的毛坯制造技術及成本的限制以及產(chǎn)品零件的加工精度和表面質(zhì)量要求愈來愈高，所以毛坯某些表面須留一定的加工余量，以便通過機械加工達到零件的技術要求。 設計毛坯形狀、尺寸還應考慮到： ① 各加工面的幾何形狀應盡量簡單。 ② 工藝基準以設計基準相一致。 ③ 便于裝夾、加工和檢查。 在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 2.3 工藝過程設計中應考慮的主要問題 2.3.1加工方法選擇的原則 ① 所選加工方法應考慮每種加工方法的經(jīng)濟、精度要求相適應。 ② 所選加工方法能確保加工面的幾何形狀精度，表面相互位置精度要求。 ③ 所選加工方法要與零件材料的可加工性相適應。 ④ 加工方法要與生產(chǎn)類型相適應。 ⑤ 所選加工方法企業(yè)現(xiàn)有設備條件和工人技術水平相適應。 2.3.2加工階段的劃分 按照加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過程一般可劃分為三個加工階段： ① 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為，粗糙度為。 ② 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為。表面粗糙度為。 ③ 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為，表面粗糙度為 2.3.3工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術要求和機床設備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： ① 工序分散原則 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。 ② 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 2.3.4加工順序的安排 零件的加工過程通常包括機械加工工序，熱處理工序，以及輔助工序。在安排加工順序時常遵循以下原則： 表2.2 加工工序安排原則 工序類別 工序 安排原則 機械加工 1） 對于形狀復雜、尺寸較大的毛坯，先安排劃線工序，為精基準加工提供找正基準 2） 按“先基準后其他”的順序，首先加工精基準 3） 在重要表面加工前應對精基準進行修正 4） 按“先主后次，先粗后精”的順序 5） 對于與主要表面有位置精度要求的次要表面應安排在主要表面加工之后加工 輔助工序 中間檢驗 一般安排在粗加工全部結(jié)束之后，精加工之前；花費工時較多和重要工序的前后 2.4 閥體的機械加工工藝過程分析 圖2-1 閥體零件圖 由圖2-1可知： ① 該零件為模鑄件，材料為HT150。 ② 要求加工同心孔，表面粗糙度=12.5 ③ 要求粗加工上下端面，表面粗糙度=12.5。 ④ 要求粗加工左右端面，表面粗糙度=12.5。 ⑤ 要求加工Φ18孔，Φ20孔，Φ22孔，Φ26孔 ⑦ 要求粗加工上下端面Φ7孔。 ⑧ 要求粗加工左右端面Φ7孔。 ⑨ 要求加工Φ36孔 由零件圖分析知，該零件有銑削部分、鉆孔部分。在鉆上加工深孔和同軸孔；銑削部分有粗加工平面；鉆孔部分為在立式鉆床上加工Φ7通孔。 閥體的毛坯圖 2.4.2閥體的工藝的路線 擬定工藝路線是制定工藝過程的關鍵性的一步。在擬定時應充分調(diào)查研究，多提幾個方案，加以分析比較確定一個最合理方案。 采用加工方法一般所能達到的公差等級和表面粗糙度以及需留的加工余量 表 (參考參數(shù)) 加工表面 加 工 方 法 表面粗糙 度 Ra 表 面光 潔 度 公 差 等 級 公 差 等 級 加 工 余 量 說 明 外 圓 粗 車 半精車 精 車 細 車 粗 磨 精 磨 研 磨 12.5 6.3 1.6 0.8 1.0 0.4 0.1 1~3 4~5 6~7 7~8 6~7 8~9 10~14 IT12~IT11 IT10~IT9 IT8~IT7 IT6~IT5 IT8~IT7 IT6~IT5 IT6~IT5 11~10 10~8 8~7 7~6 7 6 4~5 1~5 0.50~1.60 0.2~0.5 0.1~0.25 0.25~0.85 0.06 0.10~0.03 指尺寸在直徑180以下,長度在500以下,鑄件的直徑余量 內(nèi) 孔 鉆 孔 擴 孔 粗 鏜 半精鏜 精 鏜 細 鏜 粗 鉸 精 鉸 粗 磨 精 磨 研 磨 25 6.3 6.3 3.2 1.6 0.2 3.2 1.6 1.6 0.2 0.1 1~3 4~5 2~4 5~6 6~7 9~10 5~6 6~7 6~7 910 10~14 IT13~IT11 IT10~IT9 IT10~IT9 IT9~IT8 IT8~IT7 IT7~IT6 IT8 IT7 IT8 IT7~IT6 IT7~IT6 12 10 9~8 8 7 6 8~7 7~6 7 6 5~4 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 指孔徑在180以下,鑄件直徑的余量.L/d<2 L/d=2~10時,加工誤差增加1.2~2倍 平 面 粗刨,粗銑 精刨,精銑 粗 磨 半精磨 精 磨 研 磨 12.5 6.3 1.6 0.8 0.8 0.1 1~3 4~6 6~7 7~9 7~9 10~14 IT14~IT11 IT10 IT9 IT7~IT6 IT7~IT6 IT5 11~9 10~9 8~6 7~5 7~5 5~2 0.9~2.3 0.2~0.3 0.05 0.03 0.03 0.01~0.03 指平面最大尺寸500以下的鑄件的平面余量 2.4.3 閥體加工工藝路線的確定 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術條件下，成批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產(chǎn)成本，閥體具體加工工藝過程可以設計兩個，具體如下表： 表2.4 機械加工工藝過程1 · 工序內(nèi)容 加工車間 設備名稱 工藝設備名稱 夾具 刀具 量具 1 備料用鑄鍛方法獲得毛坯 鑄造車間 模鑄 2 毛坯時效處理 熱處理間 自然 3 粗銑閥體左右端面 金工車間 普通銑床 專用夾具 端面銑刀 專用量具 4 粗銑閥體上下端面 金工車間 普通銑床 專用夾具 端面銑刀 專用量具 5 鉆左端面Φ7的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用量具 6 鉆左端面Φ20的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用量具 7 锪左端面Φ26的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用夾具 8 鉆右端面Φ7的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用量具 9 絞右端面Φ36的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用量具 10 鉆下端面Φ18孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用量具 11 鉆下端面Φ7的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用夾具 12 鉆上端面Φ22的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用夾具 13 鉆上端面Φ7的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用夾具 14 去毛刺 15 清洗 16 終檢入庫 表2.5 機械加工工藝過程2 · 工序內(nèi)容 加工車間 設備名稱 工藝設備名稱 夾具 刀具 量具 1 備料用鑄鍛方法獲得毛坯 鑄造車間 模鑄 2 毛坯時效處理 熱處理間 自然 3 粗銑閥體左右端面 金工車間 普通銑床 專用夾具 端面銑刀 專用量具 4 鉆左端面Φ7的孔 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 5 鉆左端面Φ20的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用量具 6 鉆左端面Φ26的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用量具 7 鉆右端面Φ7的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用夾具 7 鉆右端面Φ7的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用夾具 8 絞右端面Φ36的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用量具 9 粗銑閥體上下端面 金工車間 普通銑床 專用夾具 端面銑刀 專用量具 10 鉆下端面Φ18的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用量具 11 鉆下端面Φ7的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用夾具 12 鉆上端面Φ22的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用夾具 13 鉆上端面Φ7的孔 金工車間 普通鉆床 專用夾具 高速鋼鉆頭 專用夾具 14 去毛刺 15 清洗 終檢入庫 通過對以上兩個工藝過程進行比較，可以發(fā)現(xiàn)工藝規(guī)程2在對零件進行機加工時，由于沒有對上下底面進行粗加工，會對之前所列出的加工的定位產(chǎn)生很大的影響，從而使零件很難甚至不可能達到要求的精度，因此采用工藝規(guī)程1，運用工藝規(guī)程1對閥體進行機加工。 2.5 閥體的工序設計 工序設計包括工序基準的選擇、工序尺寸的確定、加工余量的確定、機床的選擇、工藝裝備的選擇、切削用量的選擇和時間定額的確定。 2.5.1工序基準的選擇 工序基準是在工序圖上以標定被加工表面位置尺寸和位置精度的基準。所標定的位置尺寸和位置精度分別稱為工序尺寸和工序技術要求，工序尺寸和工序技術要求的內(nèi)容在加工后應進行測量，測量時所用的基準稱為測量基準。通常工序基準和測量基 準重合。 工序基準的選擇應注意以下幾點： ① 選設計基準為工序基準時，對工序尺寸的檢驗就是對設計尺寸的檢驗，有利于減少檢驗工作量。 ② 當本工序中位置精度是由夾具保證而不需要進行試切，應使工序基準與設計基準重合。 ③ 對一次安裝下所加工各個表面，各加工面之間的工序尺寸應與設計尺寸一致。 2.5.2確定各工序的加工設備和工藝裝備 2.5.2.1機床的選用原則 ⑴ 機床的加工尺寸范圍應與零件的外輪廓尺寸相適應。 ⑵ 機床的工作精度應與工序要求精度相適應。 ⑶ 機床的生產(chǎn)率應與工件的生產(chǎn)類型相適應。 查資料可得，具體的機床選擇如下： 立式鉆床（Z5030A），主要用于鉆孔和擴孔。 萬能銑床（XW6032A），主要用于銑平面加工。 2.5.2.2刀具的選用 刀具的選擇主要取決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，生產(chǎn)率及經(jīng)濟性等，一般應盡可能采用標準刀具，必要時采用高生產(chǎn)率的復合刀具及其化專用刀具。 查資料可得具體刀具選擇如下： 銑刀：材料 高速鋼 （） 圓柱形銑刀：D=63mm L=70mm Z=10 （GB/T1115.1-2002） 鉆頭：材料 高速鋼 （） 直柄長麻花鉆：Φ8(GB/T1135.4-1996) 專用復合刀具：材料 高速鋼 用于加工Φ7通孔 2.5.3閥體切削用量和工序尺寸的確定 在這只確定鉆上端面φ7孔的加工余量、和公差。 由表2-28可查得鉆孔余量Z鉆 =0.2mm。查表1-20可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為，鏜：IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，鉆：0.15mm。 綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，鉆：φ7+0.14mm。 2.5.4切削用量的計算 鉆Ф7孔 ①背吃刀量的選擇 由表查得，鉸削前孔的直徑是6.8mm，因此鉸孔工位的背吃刀量ap=7mm-6.8mm=0.15mm。 ②進給量的選擇 由表5-31查得在鑄鐵上鉸φ7的孔，進給量f=0.30~0.50mm/r，故暫取f=0.40mm/r。 ③切削速度的選擇 由表5-31知在鑄件上鉸φ7的孔，v=2~6m/min,故暫取v=4m/min。 所以主軸轉(zhuǎn)速n===181.89r/min 取轉(zhuǎn)速n=185r/min?？汕蟪鰧嶋H切削速度v=nd/1000=4.07m/min。 3 專用夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工曲柄板沉孔時，需要設計專用夾具。 一個優(yōu)良的機床夾具必須滿足下列基本要求： （1）保證工件的加工精度 保證加工精度的關鍵，首先在于正確地選定定位基準、定位方法和定位元件，必要時還需進行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零部件的結(jié)構(gòu)對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 （2）提高生產(chǎn)效率 專用夾具的復雜程度應與生產(chǎn)綱領相適應，應盡量采用各種快速高效的裝夾機構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 （3）工藝性能好 專用夾具的結(jié)構(gòu)應力求簡單、合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗、維修等。專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)，當最終精度由調(diào)整或修配保證時，夾具上應設置調(diào)整和修配結(jié)構(gòu)。 （4）使用性能好 專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟適用的前提下，應盡可能采用氣動、液壓等機械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動強度。專用夾具還應排屑方便。必要時可設置排屑結(jié)構(gòu)，防止切屑破壞工件的定位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來大量的熱量而引起工藝系統(tǒng)變形。 （5）經(jīng)濟性好 專用夾具應盡可能采用標準元件和標準結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設計時應根據(jù)生產(chǎn)綱領對夾具方案進行必要的技術經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。 3.1 夾具的基本概念及基本原理 3.1.1夾具的3.1.1.1夾具的組成 按在夾具中的作用、地位及結(jié)構(gòu)特點、組成夾具的元件可以分為以下幾類 （1） 定位元件及定位裝置 （2） 夾緊元件及夾緊裝置 （3） 夾具體 （4） 對刀，導引元件及裝置 （5） 動力裝置 （6） 分度，對定裝置 （7） 其它輔助元件及裝置（包括夾具體各部分相連接用的以及夾具與機床相連接用的緊固螺釘，銷釘以及各種手柄等) 每一個夾具不一定所有各類組成元件都具備，如手動夾具就沒有動力裝置，一般車床夾具就沒有刀具導向裝置及分度裝置。 3.1.1.2定位、夾緊和裝夾的概念 工件在安裝之前必須安裝在夾具中，使其得到一個正確的位置和方向，并使其在加工過程中雖受到切削力和其他外力的影響，仍能保持正確的位置和方向。 確定工件在機床上或夾具中有正確位置的過程稱為定位。 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作成為夾緊。 將工件在機床上或夾具中定位、夾緊的過程稱為裝夾。 3.1.2工件在夾具中定位的基本原理 任何一個工件在空間有六個自由度，工件在夾具中定位時用合理分布的六個支撐點限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，稱為六點定位原理。 完全定位：定位元件所能限制的自由度數(shù)且等于所需要限制和可能有的全部自由度的情況。 不完全定位：定位元件所能限制的自由度數(shù)目，不少于所需要限制的自由度數(shù)，但少于6個自由度的定位情況。 欠定位：定位元件所能限制的自由度數(shù)少于所需要限制的自由度數(shù)的定位情況。 過定位：定位元件所相當于的支承點數(shù)多于所能限制的自由度數(shù)，即所相當于的額多個支承點重復限制同一個自由度的定位情況。 定位基準的選擇原則 定位基準的選擇原則應盡量使工件的定位基準與工序基準相重合，盡量用精度基準作為定位基準，遵守基準統(tǒng)一原則，應使工件安裝穩(wěn)定，加工中所引起的變形最小，應使工件定位方便，夾緊可靠。 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 當工件以一個平面為定位基準時，一般不以一個完整的大平面作為定位元件的接觸表面，常用三個支承釘或兩三個支承板作為定位元件。各定位板的位置應盡量遠離，以使工件定位可靠。有時由于某種特殊原因，如工件很薄很小，而不得不用平面定位原件，此時去除中間的一部分或開若干小槽，以便提高定位精度并便于清除切削。 （1）固定支承 固定支承包括支承釘和支承板，它們在使用過程中是固定不動的。 支承釘包括平頭支承釘、圓頭支承釘和齒紋支承釘。平頭支承釘用于精基準面定位；圓頭支承釘用于粗基準面定位；齒紋頭支承釘也適用于粗基準面定位，因其表面有齒紋，具有較大的摩擦因數(shù)，可防止工件滑動，常用在工件的側(cè)面。 支承釘可用過盈配合或過度配合壓入夾具內(nèi)。 工件以較大的精度基準定位時采用支承板，支承釘支承板都已標準化，設計時可查閱有關資料。 1. 可調(diào)支承 在工件定位過程中，支承的高度需要調(diào)整，或一個夾具常用以加工不同批工件，而不同批工件定位基準形狀變化很大時往往需要定位元件中的某一個或兩個支承能夠調(diào)節(jié)位置。 可調(diào)支承用于毛胚質(zhì)量不高，而又以粗基準定位。這時若采用固定軸承，由于毛胚尺寸不穩(wěn)定，將引起工件上要加工表面的加工質(zhì)量發(fā)生較大的變化。影響加工精度。 2. 自衛(wèi)支承(浮動支承） 在工件定位過程中，能自動調(diào)整位置的支承稱為自衛(wèi)支承。它是隨工件定位基準面位置的變化而自動與之相適應的。 由于自衛(wèi)支承是活動的，支承點的位置能隨工件定位基面的不同而自動調(diào)節(jié)，定位基面壓下其中一點，其余點使上升，直至工件與各點接觸。接觸點數(shù)的增加，提高了工件裝夾的剛度和穩(wěn)定性。但是一個自衛(wèi)支承實際上仍然只起一個定位支承釘?shù)淖饔茫幌拗乒ぜ囊粋€自由度。 自衛(wèi)支承適用于工件以毛胚面定位或剛性不足的場合。 1. 工件以外圓柱面定位 以工件的外圓柱面定位時，常用方法是將外圓柱面裝在圓孔，半圓孔，V型塊或定心加緊機構(gòu)中。其中后兩種最為常用。 V型塊有固定式，可調(diào)整式和活動式。活動式V形塊不僅起固定作用，還起夾緊作用。 2. 工件以圓柱孔定位 工件以圓柱孔為定位基準，此種定位方式所用圓柱定位銷，定位心軸和圓錐定位銷等。 （1）圓柱定位銷 圓柱定位銷有固定式，插銷式和可換式。 固定式定位銷直接用過盈配合裝在夾具上，可換定位銷則可按間隙配合通過套筒再裝在夾具體上。 （2）圓柱心軸 間隙配合心軸，心軸的限位基面一般按h6，g6或f7制造，其裝卸工件方便，但定心精度不高。為了減少配合間隙，而造成的工件傾斜，工件常以孔和端面聯(lián)合的定位，因而要求工件定位孔與定位端面之間，心軸限位圓柱面與限位端面之間都有較高的垂直度。過盈配合心軸，裝卸工件不方便又很慢，但可以對工件的兩位端面進行加工。 3.1.4工件在夾具中的加緊 夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位，不致因加工時的切削力，重力，或半生力（離心力，慣性力）的作用而產(chǎn)生移動或振動。 1.夾具裝置：夾具裝置是夾具完成夾緊作用的一個重要而不可缺少的組成部分，除非工件在加工過程中所受到的各種力不會使它離開定位時所確定的位置，才可以沒有夾緊裝置。夾緊裝置設計的優(yōu)劣對于提高夾緊的精度和工作效率，減輕勞動強度都有很大影響。 設計夾緊裝置時，應滿足以下主要要求： （1）夾緊裝置在對工件夾緊時，不應當破壞工件的定位，為此，必須正確的選擇夾緊力的方向及作用特點。 （2）夾緊力的大小應該可靠，適當，要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超出允許范圍。 3）夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡單合理，夾緊動作要迅速，操作方便，省力和安全。 2.夾緊力方向的確定 （1）夾緊力應朝向主要定位基準面。對工件只施加一個夾緊力或施加幾個方向相同的夾緊力時，夾緊力的方向應盡可能朝向主要定位基準面。 （2）夾緊力應有助于定位，而不應破環(huán)定位，在夾緊力的作用下工件不應該離開支承點。 （3）夾緊力盡量與夾緊工件剛度最大的方向一致。 （4）夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力相同。當夾緊力方向與工件重力方向和切削力方向都相同時，加工過程所需的夾緊力最小，從而能簡化夾緊裝置的結(jié)構(gòu)便于操作，減小人工勞動強度。 3.夾緊力作用點的選擇 （1）夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內(nèi)。 （2）夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位，這樣還可以防止或減少工件的變形對加工精度的影響。 （3）夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。在加工過程中，切削力一般容易引起工件的轉(zhuǎn)動和振動。作用點靠近被加工表面，始切削力對加工作用點的力變小，以減少工件轉(zhuǎn)動趨勢或變形。 4.基本夾緊裝置 夾具的各種夾緊機構(gòu)中，以斜楔、螺旋、偏心、鉸鏈機構(gòu)以及它們組合而成的夾緊裝置最為普遍。 （1）斜楔夾緊機構(gòu) ①結(jié)構(gòu)特點 a.斜楔的自鎖性。自鎖就是當外加的夾緊作用力一旦消失或撤消后，夾緊機構(gòu)在純摩擦力的作用下仍能保持處于夾緊狀態(tài)而不松開。 b.斜楔具有改變夾緊作用方向的特點。當外加一個夾緊作用力時，則斜楔產(chǎn)生一個與夾緊力方向垂直的對工件的作用力。 c.斜楔具有增力的作用。 d.斜楔夾緊行程很小。 ②適用范圍 由于手動的斜楔夾緊機構(gòu)夾緊工件時既費時又費力，效率極低，實際上很少采用（2）螺旋夾緊機構(gòu) 由螺釘、螺母、墊圈、壓板等原件組成的加緊機構(gòu)，稱為螺旋夾緊機構(gòu)。 ①結(jié)構(gòu)特點 a.螺旋夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，容易制造。 b.螺旋夾緊機構(gòu)有很大的增力作用，夾緊力與夾緊行程都很大。 c.由于纏繞在螺釘表面的螺旋線很長，升角又小，所以自鎖性能很好。 d.不足之處是夾緊速度慢，工件裝卸費時，增加輔助世間。 ②適用范圍 螺旋夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,制造方便夾緊行程不受限制且夾緊可靠，所以在手動夾緊裝置中廣泛使用。 （3）偏心夾緊機構(gòu) 偏心夾緊機構(gòu)是指用偏心件直接或間接與其他原件組合來使用的實心夾緊工件的機構(gòu)。 適用范圍：圓偏心輪夾緊后，自鎖性能較差，只適用于切削力負荷較小又無很大振動的場合，又因結(jié)構(gòu)尺寸不能太大，為滿足自鎖條件，夾緊行程受到限制，所以對夾緊面的尺寸公差要求嚴格。 （4）鉸鏈夾緊機構(gòu) 鉸鏈夾緊機構(gòu)是由鉸鏈杠桿組合而成的一種增力結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，增力倍數(shù)大，摩擦損失小，但無自鎖性能。常與動力裝置連用，故在機械化裝置中廣泛應用。 （5）聯(lián)動夾緊機構(gòu) 利用一個原始作用力實現(xiàn)多件或單件的多點多向同時夾緊的機構(gòu)稱為聯(lián)動夾緊機構(gòu)。 （6）定心夾緊機構(gòu) 定心夾緊機構(gòu)是一種能夠同時實現(xiàn)定位和夾緊的特殊夾緊機構(gòu)。它的定位原件也是夾緊原件，它將工件定位并夾緊以后，能使其定位面的中心或?qū)ΨQ中心固定在規(guī)定的位置。 定心夾緊機構(gòu)可以分為剛性定心夾緊機構(gòu)和彈性定心夾緊機構(gòu)。 剛性定心夾緊機構(gòu)定心精度不高，但夾緊行程大，常用在粗加工，彈性定心夾緊機構(gòu)定位精度高，但夾緊行程小，常用與精加工 3.1.5夾具體 夾具體是夾具的基礎件，他將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體，并通過它將夾具安裝到機床上。它的結(jié)構(gòu)形狀尺寸及大小，取決于加工工件的特點尺寸大小，各種元件的結(jié)構(gòu)和布局，夾具機床的連接方式，切削力及重力等大小的影響。 3.1.5.1夾具毛坯的類型 （1）鑄造夾具體 鑄造夾具體工藝性好，可鑄成各種復雜形體。它具有較好的抗壓強度，剛度和抗震性，切削性好，但生產(chǎn)周期長，需時效處理，以消除內(nèi)應力。常用材料灰鑄鐵，要求強度高時用鑄鋼，要求重量輕時用鑄鋁。目前鑄造夾具體的應用最廣。 （2）焊接夾具體 焊接夾具體是采用鋼板型材焊接而成，這類結(jié)構(gòu)制造方便，生產(chǎn)周期短，成本低。易減輕重量。但焊接過程中的熱變形和殘余應力較大，易變形，為此，焊接后須進行退火處理，以保證夾具尺寸的穩(wěn)定性。它適用于新產(chǎn)品適制，臨時急用及結(jié)構(gòu)簡單的夾具體。 （3）鍛造夾具體 鍛造夾具體適用于結(jié)構(gòu)簡單，尺寸不大，要求強度和剛度較大的夾具體。它能承受較大的沖擊載荷，鍛造后酌情采用調(diào)質(zhì)，正火或回火處理。 （4）裝配夾具體 裝配夾具體是選用標準毛胚件或零件及個別非標準件通過銷釘，螺釘連接組裝而成。為保證夾具體不會產(chǎn)生不允許的變形或振動，夾具體應有足夠的強度或剛度。 3.1.5.2夾具體應滿足的要求 （1）應有足夠的強度和剛度。在加工過程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。為保證夾具體不會產(chǎn)生不允許的變形或振動，夾具體應有足夠的驅(qū)動和剛度。 （2) 力求結(jié)構(gòu)簡單和裝卸方便。在保證強度和剛度的前提下。盡可能體積小重量輕。 （3) 結(jié)構(gòu)工藝性好，夾具體應便于制造、裝配、檢驗和維修。例如：鑄造夾具體上安裝各種元件的表面應鑄造出3—5mm凸臺。 （4) 排除，切屑要方便。 （5）夾具體在機床上安裝穩(wěn)定可靠。 （6）有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性。夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面，夾具體的安裝基面，應有適當?shù)某叽绾托螤罹?，它們之間還應有適當?shù)奈恢镁取? 3.2 專用夾具的設計及原理分析 為保證閥體的使用要求，需加工閥體同軸線的Φ4mm孔、M8mm螺紋底孔Φ6.7mm和锪沉孔Φ8.5mm深2mm，從而設計氣動夾緊鉆床夾具，保證工件的加工精度和加工質(zhì)量。 3.2.1定位基準和定位元件的設計與分析 根據(jù)閥體的形狀和加工技術要求及精度。工件定位以端面，內(nèi)孔及外圓柱面定位。 工件以H7外止口端面為主要定位基面，端面限制了工件的,,三個自由度；工件以H7外圓柱面為主要定位基面，定位套限制了工件的,兩個自由度；工件以H9孔為主要定位基面，限制了一個自由度。如圖3-1所示: 3.2.2夾具方案與夾具體的設計 3.2.2.1夾具體設計 由2.1.6可設計夾具體，材料為HT200，因為夾具體為鑄件，應進行人工時效處理，具體加工技術要求及結(jié)構(gòu)見夾具體零件圖。 3.2.2.2 夾具方案 根據(jù)閥體形狀特點并由2.1.4知應選擇軸向方向為夾緊的方向，閥體的左端面及底面為被夾緊的兩面。并選擇氣動斜楔夾緊機構(gòu)為夾緊機構(gòu)。 由以下各主要元件的設計，將各部分連成一整體，夠成鉆模板的裝配圖3.2.2.3 定位3.2..2.3 誤差分析 該夾具定位基準與設計基準均為距76圓柱端面為6的端面，基準位置誤差為零?；鶞什恢睾险`差誤差0，可確定最大定位誤差=0+0.0=0mm,所以定位誤差0.mm。工件尺寸84mm，公差取12級，查表IT12=0.2，所以加工誤差定位誤差為=0.2mm，定位誤差

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閥體 加工 工藝