一種閥體的加工工藝分析和夾具設(shè)計

楊清華

（江蘇城市職業(yè)學(xué)院，江蘇 常州213001）

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：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，而加工中心刀具費用高，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行配重平衡處理。

根據(jù)閥體的結(jié)構(gòu)特點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)加精基準平面和孔徑定位，M20*1.5 細牙螺桿頂緊，進行配重處理后再進行十字孔的車加工。

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，確定閥體的基準如下：以pp 材料棒的外圓為粗加工基準，加工外圓和R 圓弧、1/8NPT 螺紋孔；以加工過的外圓為精基準準，加工內(nèi)孔各臺階、螺紋孔；以內(nèi)孔和平面為精基準，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 夾具與機床之間的連接元件。這種元件用于確定夾具對機床主軸、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度和剛度；結(jié)構(gòu)工藝性教好；排屑性能較好，在機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。

圖1 夾具體

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 點定位即可滿足要求。零件夾緊時用M20*1.5的細牙螺栓夾緊即可。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。

圖2 閥體在夾具中的定位

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行嚴格控制。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)濟適用、便于加工和調(diào)整、操作簡單省力的特點。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。