閥體加工工藝與夾具設計分析

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摘要：近年來我國職業教育改革的重點是推動產教融合。作為培養技能性人才的直接實施者，教師要時刻提升自身的專業素養，不斷更新專業知識。而提升專業素養的有效途徑便是深入到企業一線進行定崗實踐，在這個過程中積累教學案例。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，其中包括定位基準分析、加工工藝的編排和夾具設計。

關鍵詞：專業素養；定崗實踐；加工工藝；夾具設計

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，內孔等表面組成。根據技術要求，對內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。必須制作相應的車夾具才能滿足圖紙的要求。此外，零件的技術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要求不高，加工時容易觀察且螺紋加工質量高。在加工前需對夾具本體在平衡架上進行配重平衡處理。根據閥體的結構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

根據實際使用環境，閥體的使用介質為加熱至80℃的酸性介質，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，耐化學性好。

3.2基準的選擇

結合水閥閥體的圖紙技術要求，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，加工內孔各臺階、螺紋孔；以內孔和平面為精基準，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

根據閥體的結構和具體加工條件，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、或導軌之間的相互位置，如各種定位鍵、連接套筒、連接法蘭等。

4.1.4對刀或導向元件。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。為了適應不同的加工工序，有的夾具上會設置分度裝置、靠模裝置和工件頂出器等。

4.2專用夾具設計

此夾具的結構設計具備一定的尺寸精度和尺寸穩定性還具備足夠的強度和剛度；結構工藝性教好；排屑性能較好，在機床上安裝使用方便并穩定可靠[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，根據工件的圖紙和加工技術要求，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軸的轉動，繞Y軸的轉動。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*15的細牙螺栓夾緊即可。在加工第二個中心高為24mm孔時，需對夾具進行相應調整：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。一般根據經驗法，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。根據圖紙要求，將定位銷的尺寸孔在Φ41+0.05+0.02mm。結束語本設計具有結構簡單、經濟適用、便于加工和調整、操作簡單省力的特點。實踐證明此設計可以用于實際生產，滿足閥體的尺寸精度要求。

參考文獻

[1]尹相昶.閥體加工工藝及夾具設計[J].加工技術與機床,2017:52-57.

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

作者：楊清華 單位：江蘇城市職業學院