夾具課程設(shè)計--- za300c閥體密封面的加工

1、<p><b>　　緒言:</b></p><p>　　機(jī)床夾具課程設(shè)計是機(jī)械制造及機(jī)床夾具課程的重要實踐環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計，可綜合運用本課程和其它先修課程的理論和實際知識，培養(yǎng)解決實際問題的能力，掌握機(jī)床夾具設(shè)計的一般規(guī)律，樹立正確的設(shè)計思想。通過課程設(shè)計，可了解并認(rèn)識一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過程，確定工藝流程，編制相應(yīng)的工藝流程卡片。通過課程設(shè)計，可學(xué)習(xí)運用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊，圖冊

2、和查閱科技文獻(xiàn)資料及計算機(jī)繪圖等，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計的基本技能和獲得相關(guān)信息的能力。</p><p>　　閥門是流體輸送系統(tǒng)中一種典型的控制部件，具有截止，調(diào)節(jié)，導(dǎo)流，防止逆流，穩(wěn)壓，分流，或溢流泄壓等功能。廣泛應(yīng)用于機(jī)械，石油，化工，建筑，水利等領(lǐng)域。閥門的密封性能是指閥門各密封部位阻止介質(zhì)泄露的能力，是閥門最重要的技術(shù)指標(biāo)，閥門密封面的加工是閥門機(jī)械加工中的重點和難點，夾具設(shè)計的合理與否，直接影響被加工零件的尺寸精

3、度和形位公差。本次課程設(shè)計的主要內(nèi)容就是為閥門密封面的機(jī)械加工設(shè)計相應(yīng)的車夾具，從而使密封面在車削加工過程中能準(zhǔn)確定位，滿足高效率生產(chǎn)要求。</p><p><b>　　二． 摘要:</b></p><p>　　2.1. 產(chǎn)品簡介</p><p>　　ZA300C閥體基本形狀，外形尺寸及形位公差如下所示：</p><p&

4、gt;<b>　　圖2-1</b></p><p>　　2.2. 加工難點</p><p>　　ZA300C閥體密封面的加工是整個閥體加工的最重要部分，其加工質(zhì)量直接關(guān)系到閥門的質(zhì)量。一直以來，閥門密封面的加工沒有得到有效的解決，嚴(yán)重影響著閥門的使用，質(zhì)量成為用戶關(guān)注的重點。</p><p>　　近年來，經(jīng)過技術(shù)部門組織力量，合理地安排了各

5、道加工工序，現(xiàn)已完滿地解決了密封面的加工質(zhì)量問題，使閥門這一產(chǎn)品不但廣泛應(yīng)用于國內(nèi)各重要天然氣等使用單位，也遠(yuǎn)銷歐美市場?，F(xiàn)對閥門密封面加工方法進(jìn)行總結(jié)，其中包括工藝，夾具及量具等。</p><p><b>　　三. 關(guān)鍵詞</b></p><p>　　定位 精準(zhǔn) 密封 </p><p>　　1、尺寸的精準(zhǔn)——用特定長度或角度單

6、位表示的數(shù)值，并在技術(shù)圖樣上用圖線、符號和技術(shù)要求表示出來，并且有一定的時間上的感念 ,位置上的準(zhǔn)確。</p><p>　　2、密封可靠——密封是防止流體或固體微粒從相鄰結(jié)合面間泄漏以及防止外界雜質(zhì)如灰塵與水分等侵入機(jī)器設(shè)備內(nèi)部的零部件或措施。 </p><p>　　密封可分為靜密封和動密封兩大類。靜密封主要有墊密封、密封膠密封和直接接觸密封三大類。根據(jù)工作壓力，靜密封又可分為中低壓靜密封

7、和高壓靜密封。中低壓靜密封常用材質(zhì)較軟寬度較寬的墊密封，高壓靜密封則用材質(zhì)較硬接觸寬度很窄的金屬墊片。動密封可以分為旋轉(zhuǎn)密封和往復(fù)密封兩種基本類型。按密封件與其作相對運動的零部件是否接觸，可分為接觸式密封和非接觸式密封；按密封件和接觸位置又可分為圓周密封和端面密封，端面密封又稱為機(jī)械密封。動密封中的離心密封和螺旋密封，是借助機(jī)器運轉(zhuǎn)時給介質(zhì)以動力得到密封，故有時稱為動力密封。</p><p>　　四. 確定工

8、藝流程</p><p>　　機(jī)械加工是零件從毛坯到成品或半成品必須經(jīng)過的一個生產(chǎn)過程中。</p><p>　　4.1. 相關(guān)名詞解釋</p><p>　　4.1.1 工序：</p><p>　　一個或一組工人在一個工作地點或一臺機(jī)床上，對同一個或幾個零件進(jìn)行加工所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為工序。</p><p&g

9、t;　　4.1.2 工藝流程：</p><p>　　在生產(chǎn)過程中，毛坯的制造，零件的機(jī)械加工與熱處理，產(chǎn)品的裝配等工作將直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品，這一過程稱為工藝流程。</p><p>　　4.1.3 熱處理：</p><p>　　將鋼在固態(tài)下加熱到預(yù)定的溫度，保溫一定時間，然后以預(yù)定的方式冷卻下來的一種熱加工工藝。&

10、lt;/p><p>　　4.2. 相關(guān)工藝流程:</p><p>　　4.2.1 鑄造：閥體的毛坯為鑄造件。成型后除澆冒口及型芯，并根據(jù)相關(guān)規(guī)定檢驗鑄件是否有氣孔，鎖孔，砂眼等缺陷；并對鑄件進(jìn)行清砂處理；</p><p>　　4.2.2 熱處理：對鑄件進(jìn)行時效處理，以消除鑄件的內(nèi)部應(yīng)力，并改善其切削性能，便于加工；</p><p>　　4

11、.2.3 涂漆：閥體內(nèi)腔二涂黃漆，閥體外殼二涂防銹漆；</p><p>　　4.2.4 車削：車兩端面及底面。車準(zhǔn)兩端面且互相平行，兩端面與底端面垂直；</p><p>　　4.2.5 磨削：磨兩端面及底面。兩端面間的平行度∥≤0.005, 兩端面與底端面垂直度⊥≤0.01；</p><p>　　4.2.6 車削：上密封面車夾具，粗車密封面成20°

12、±30＇，留0.2mm余量；</p><p>　　4.2.7 磨削：上密封面磨夾具，（設(shè)備：端面立式磨床）磨準(zhǔn)尺寸，表面粗糙度0.8，兩密封面對稱，并用20°錐量規(guī)檢測；</p><p>　　4.2.8 研磨：上密封面研磨夾具，加工到圖紙所示的表面粗糙度要求； </p><p>　　4.2.9 檢驗：兩密封面接觸面16點/英寸2，接觸面積在

13、80%以上；</p><p>　　4.2.10 壓力密封試驗：壓力0.5~0.6MPa,每分鐘≤0.01滴；</p><p>　　4.3.工藝流程卡:</p><p><b>　　表 4-1</b></p><p><b>　　五. 車夾具的設(shè)計</b></p><p>

14、　　5.1. 專用夾具設(shè)計的基本要求：</p><p>　　5.1.1 保證被加工要素的加工精度。采用合理的定位，夾緊方案，選擇適當(dāng)?shù)亩ㄎ弧A緊元件，確定合適的尺寸，形位公差，是從夾具設(shè)計角度來保證被加工要素的加工精度的基礎(chǔ)；</p><p>　　5.1.2 提高勞動生產(chǎn)率。通過設(shè)計合理的夾具結(jié)構(gòu)，可以簡化操作過程，有效地減少輔助時間，提高生產(chǎn)效率；</p><p&

15、gt;　　5.1.3 具有良好的使用性能。簡單的總體結(jié)構(gòu)，合理的結(jié)構(gòu)工藝性，加工工藝性，使加工、裝配、檢驗、維修和使用更加簡便，安全，可靠；</p><p>　　5.1.4 經(jīng)濟(jì)性。在滿足加工精度的前提下，夾具結(jié)構(gòu)越簡單，元件標(biāo)準(zhǔn)化程度越高，其制造周期越短，制造成本越低，就可以爭取到更好的經(jīng)濟(jì)性；</p><p>　　5.2.夾具設(shè)計方案的確定：</p><p>

16、;　　根據(jù)夾具設(shè)計的基本要求，現(xiàn)對ZA300C閥體密封面的加工確定夾具具體設(shè)計方案如下所示：</p><p>　　5.2.1 角鐵：</p><p>　　ZA300C閥體在工作位置時其密封面并不與水平面垂直，而是呈80°夾角，這給加工帶來了困難。對此，我們設(shè)計一個角鐵，角鐵兩表面間呈100°夾角。角鐵的上表面開孔，以便閥體的底面可以與其配合。當(dāng)閥體的底面裝入到角鐵上開

17、孔中時，角鐵表面的上揚，讓閥體沿Y軸旋轉(zhuǎn)了10°，此時閥體的密封面與水平面垂直，這時候，閥體的密封面的車削加工變得可行，其加工精度也更容易保證。角鐵需要通過螺栓聯(lián)接固定在過渡盤上，所有在角鐵的垂直表面上需要鉆穿螺栓的開孔。</p><p>　　5.2.2 過渡盤</p><p>　　由于安裝角鐵的需要，還需設(shè)計一個過渡盤，以便角鐵固定在過渡盤上。為保證過渡盤的平整度，過渡盤需精

18、車一下，保證其與角鐵接觸的表面光潔平整。角鐵與過渡盤用螺栓聯(lián)接，所以過渡盤還需根據(jù)角鐵上的開孔配鉆開孔。</p><p>　　5.2.3 平衡塊</p><p>　　由于角鐵和工件都裝在機(jī)床過渡盤的下方，需在過渡盤上方配裝相應(yīng)平衡塊，以確保車床主軸旋轉(zhuǎn)時整個轉(zhuǎn)動系的平衡。</p><p>　　5.3.定位元件的設(shè)計要點：</p><p>　

19、　在機(jī)械加工中，必須使工件、夾具、刀具和機(jī)床之間保持正確的相互位置，才能加工出合格的零件。這種正確的相互關(guān)系，是通過工件在夾具中的定位，夾具在機(jī)床上的安裝，刀具相對于夾具的調(diào)整來實現(xiàn)的。</p><p>　　5.3.1 定位的概念</p><p>　　所謂定位就是使工件準(zhǔn)確地安裝在機(jī)床的合適位置上，使工件相對于刀具和機(jī)床占有正確的加工位置，保證其被加工表面達(dá)到工序所規(guī)定的各項技術(shù)要求。

20、</p><p>　　5.3.2 定位元件</p><p>　　定位元件的作用就是確定工件在夾具中的位置。</p><p>　　在本次設(shè)計中，角鐵為主要定位元件，閥體的底面為定位基準(zhǔn)平面。設(shè)計中的角鐵，兩表面間呈100°±10＇夾角，此角度的偏差將直接影響車加工時，閥體的密封面是否與機(jī)床導(dǎo)軌垂直，也就是加工完成后能否達(dá)到閥體零件圖中密封面的10

21、°±30＇角度要求。因此，角鐵兩表面間的夾角是個非常重要的尺寸。在角鐵的制造加工過程中，需用正弦規(guī)檢驗，保證角鐵的角度為100°±10＇；</p><p>　　角鐵通過螺栓聯(lián)接固定在過渡盤的下方，過渡盤需精車一下，既要保證過渡盤表面垂直于機(jī)床導(dǎo)軌，又要保證其與角鐵接觸的表面光潔平整。兩者的固定后，既要保證角鐵的角度為100°±10＇，又要保證使工件被加工

22、表面軸線與主軸回轉(zhuǎn)軸線重合，方便刀具對密封面的加工，保證工件的加工精度。</p><p>　　5.4.自由度的確定：</p><p><b>　　圖 5-2</b></p><p>　　夾具對工件的定位情況：</p><p>　　當(dāng)閥體的底面裝入到角鐵上開孔中時，角鐵控制了工件的X方向移動，Y方向移動，Z方向移動，X方向

23、轉(zhuǎn)動，Y方向轉(zhuǎn)動，未控制Z方向轉(zhuǎn)動，為欠定位。所以在夾緊工件前，需用百分表直接找正，作為工件的補(bǔ)充定位，最后達(dá)到六點定位，屬完全定位。</p><p>　　5.5.定位誤差的分析和計算：</p><p>　　所謂定位誤差是指一批工件在夾具中的位置不一致而引起的誤差，占工件公差的1/3。</p><p>　　在本次設(shè)計中，角鐵作為主要的定位元件，角鐵兩表面間夾角的精度

24、決定著閥體密封面的10°±30＇角度的最終制造精度。在設(shè)計中我們?nèi)〗氰F的角度公差為零件公差的1/3，即100°±10＇；</p><p>　　當(dāng)閥體的底部法蘭裝入到角鐵上開孔中時，形成了夾具對工件的定位。由于閥體的底部法蘭與角鐵上開孔的裝配關(guān)系并不對密封面的加工造成很大影響，再加上在夾緊工件前，用百分表直接找正時，需要工件繞Z方向微微轉(zhuǎn)動，所以，我們對底部法蘭與角鐵上開孔的

25、裝配取間隙配合關(guān)系：即法蘭外圓尺寸為 φ177 f6, 角鐵上開孔尺寸為 φ177 H7,可以滿足設(shè)計要求。</p><p><b>　　5.6.工件的夾緊</b></p><p>　　工件在夾具的定位元件上獲得正確的位置后，還必須在夾具上設(shè)置夾緊機(jī)構(gòu)將工件夾緊，保證工件在加工過程中不致因受到切削力、慣性力、離心力、重力等外力作用而產(chǎn)生位置偏移和振動，并保持已由定位元

26、件所確定的加工位置。</p><p>　　5.6.1 對夾緊裝置的要求：</p><p>　　1）在夾緊過程中應(yīng)能保持工件在定位時已獲得的正確位置；</p><p>　　2）夾緊應(yīng)適當(dāng)和可靠。夾緊機(jī)構(gòu)要保證在加工過程中工件不會產(chǎn)生振動和松動；在夾緊工件時，不許工件產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)淖冃魏捅砻鎿p傷；</p><p>　　3）夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)操作方便，安全

27、省力，以便減輕勞動強(qiáng)度，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率；</p><p>　　4）夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性，結(jié)構(gòu)力求簡單，緊湊，剛性好；</p><p>　　5.6.2 夾緊力的確定；</p><p>　　1）夾緊應(yīng)有助于定位。夾緊力的作用方向應(yīng)不破壞工件定位的準(zhǔn)確性和可靠性；夾緊力的方向應(yīng)使工件變形盡可能?。粖A緊力的方向應(yīng)使所需夾緊力應(yīng)該盡可能?。?

28、</p><p>　　2）夾緊力應(yīng)落在支承元件上或幾個支承元件所形成的支承面內(nèi)；夾緊力應(yīng)落在工件剛度較好的部位上；夾緊力作用點盡可能靠近被加工表面以減少切削力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩，必要時應(yīng)在工件剛性差的部位增加輔助支承并施加夾緊力，以免振動和變形；可適當(dāng)改變夾緊部位，變集中載荷為均勻載荷；</p><p>　　3）夾緊力的大小要適當(dāng)，過大了會使工件變形，過小了則在加工時工件會松動造成報廢甚

29、至發(fā)生事故。</p><p>　　4）夾緊力的方向要朝向主要定位基準(zhǔn)；夾緊力的方向要盡可能三力同向，即夾緊力，切削力，工件自重的方向一致。</p><p>　　5.6.3 本設(shè)計中的夾緊方式</p><p>　　在本次設(shè)計中，在角鐵上我們設(shè)計了六個螺釘孔，通過螺釘聯(lián)接閥體底面與角鐵，使整個工件夾緊在角鐵上。夾緊力的大小，保證工件在離心力，慣性力、切削力等作用下壓緊

30、夾牢。</p><p>　　5.7 工件的平衡</p><p>　　所設(shè)計的專用夾具裝夾工件后，要求工件（包括整個轉(zhuǎn)動系統(tǒng)）都要達(dá)到平衡。</p><p>　　即：.∑ ，工件在加工過程中離心力，慣性力為零；</p><p>　　∑ ，離心力，慣性力等產(chǎn)生的合力矩為零。</p><p>　　在本次設(shè)計中，由于夾具和工

31、件裝在機(jī)床過渡盤的下方，需在過渡盤上方的合適位置配相應(yīng)的不同重量的平衡塊，以保持整個過渡盤的平衡，使夾具（包括工件）的重心盡量和軸的旋轉(zhuǎn)軸線重合。</p><p>　　在實際操作中，夾具裝夾后工件后，可把車床放空檔，轉(zhuǎn)動卡盤，使其在任何位置都能停下；當(dāng)車床主軸中速、高速轉(zhuǎn)動時，檢查夾具與工件均無振動。</p><p>　　5.8 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　

32、綜合上述的要求，閥體密封面加工車夾具的整體設(shè)計符合以下要求：</p><p>　　5.8.1 定位裝置：</p><p>　　定位裝置要保證使工件被加工表面的軸線與主軸回轉(zhuǎn)線重合。</p><p>　　5.8.2 夾緊裝置設(shè)計：</p><p>　　夾緊裝置要保證工件在離心力切削力等作用下壓緊夾牢。</p><p>

33、;　　5.8.3 總體結(jié)構(gòu)要求:</p><p>　　為了保證在加工過程中整個回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，夾具總伸長長度L與轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)直徑D之間，要求符合以下要求：</p><p>　　D≤150 L＝1.25D </p><p>　　150＜D＜300 L≤0.9D </p><p>　　D＞300

34、 L≤0.6D</p><p>　　在本次設(shè)計中，整個轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)直徑D=550，夾具總伸長長度L=290即：L≤0.6D，符合設(shè)計要求。</p><p>　　5.9 車夾具裝配簡圖</p><p>　　綜合以上的分析及計算結(jié)果，ZA300C閥體密封面加工所需的車夾具的裝配簡圖如下所示：</p><p><b>

35、　　圖 5-2</b></p><p><b>　　六．設(shè)計心得</b></p><p>　　本次課程設(shè)計的內(nèi)容為ZA300C閥體密封面的車夾具設(shè)計，通過此次的課程設(shè)計，讓我對閥體密封面的車夾具結(jié)構(gòu)有了更進(jìn)一步的了解，同時也鞏固了機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程中的所學(xué)的相關(guān)知識，學(xué)習(xí)了解了車夾具設(shè)計的一般流程，鍛煉了我綜合運用機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程和其他相

36、關(guān)的課程所學(xué)的知識，結(jié)合生產(chǎn)實踐過程中的有關(guān)經(jīng)驗去分析和解決在夾具設(shè)計中所遇到問題的能力。</p><p>　　在整個設(shè)計過程中，從對被加工產(chǎn)品（工件）的理解和分析，加工工藝流程的確定，工藝流程卡片的編制到夾具設(shè)計方案的確定，定位元件的設(shè)計，夾緊方式的設(shè)計，到最終總體結(jié)構(gòu)的形成，讓我所學(xué)的一些基礎(chǔ)知識得到進(jìn)一步的理解及鞏固。在對定位誤差的分析和計算中，讓我對誤差的產(chǎn)生和夾具的設(shè)計精度有了初步的掌握。</p&

37、gt;<p>　　同時我也深深感覺到自己所掌握的知識與實際需要存在很大的差距。本次設(shè)計中的閥體密封面車夾具是一個相對比較簡單的機(jī)構(gòu)，但設(shè)計一開始還是讓我無法下手，如過沒有老師的指導(dǎo)，不知從哪里開始相應(yīng)的分析和計算。在定位元件的設(shè)計，夾緊方式的設(shè)計，定位誤差的分析和計算過程中，如何根據(jù)工件的加工特性進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和計算，抓住要點，讓最終所設(shè)計成形的夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，兼顧實用性和經(jīng)濟(jì)性。</p><p

38、>　　這次的課程設(shè)計只是一個起步，需要學(xué)習(xí)的東西還很多，通過學(xué)習(xí)和實踐，逐步培養(yǎng)兼顧實用性和經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計習(xí)慣和思維，從而提高自己的設(shè)計實踐操作能力。 總之，此次的課程設(shè)計讓我很有收獲，但要做到理論與實際相結(jié)合，今后的路還很長。</p><p><b>　　七．致謝</b></p><p>　　本次課程設(shè)計是在xx老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在整個課程設(shè)計過程中，xx

39、老師給予了我耐心、細(xì)致的指導(dǎo)，他多次詢問設(shè)計過程,畫圖進(jìn)展，精心點撥，幫助我開拓思路。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，務(wù)實的工作作風(fēng)，廣博深厚的理論知識，以及平易近人的態(tài)度都深深地感染了我，使我受益非淺。在此對xx老師對我的幫助和指導(dǎo)表示由衷的感謝。</p><p><b>　　八．參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　劉守勇 主編 «機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具»

40、第2 版 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2012.</p><p>　　楊可楨，程光蘊，李仲生 主編 «機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)» 第5 版 北京：高等教育出版社 2006.</p><p>　　李洪 主編 «機(jī)械加工工藝手冊» 第2 版 北京：北京出版社 2002.</p><p>　　吳宗澤，羅圣國 主編 «機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計手冊

41、» 第3 版 北京：高等教育出版社 2006.</p><p>　　楊培中，呂文波 主編 «工程設(shè)計圖學(xué)基礎(chǔ)» 第3 版 上海：上海交大出版社 2006.</p><p>　　張定華 主編 «工程力學(xué)» 第3 版 北京：高等教育出版社2006.</p><p>　　洪有倫，唐麗君 主編 «機(jī)械制圖