阀体夹具的工艺性分析毕业论文.doc

安徽工程大学本科毕业设计（论文）阀体夹具的工艺性分析毕业论文目 录引 言1第1章 绪 论21.1 研究背景及目的21.2 国内外研究现状21.3 本课题主要研究内容3第2章 阀体的工艺性分析及生产类型的确定52.1 零件的工艺分析52.2 零件的生产类型6第3章 阀体工艺规程设计73.1 毛坯的选择73.2 毛坯尺寸的确定73.3 选择基准制定工艺路线83.4 工艺装备的选择103.5 确定切削用量及基本用时11第4章 阀体零件的专用夹具设计224.1 工件的加工工艺分析224.2 定位方案的确定234.3 定位误差的分析254.4 夹紧方案的确定264.5 夹紧力的计算274.6 夹紧误差的分析28第5章 夹具体及其他部分设计295.1 夹具体295.2 平衡块的设计315.3 分度定位机构325.4 夹具的装配及使用方法32结论与展望35致 谢36参考文献37附录A 外文文献及译文38附录B 题录与摘要52III安徽工程大学本科毕业设计（论文）插图清单图2-1 阀体零件图4图2-2 阀体实体图5图3-1 毛坯图6图3-2 粗基准7图3-3 精基准7图4-1 工序尺寸图22图4-2 定位图23图4-3 定位元件23图4-4 定位误差24图4-5 夹紧装置25图4-6 夹紧误差27图5-1 固定盘三维图29图5-2 固定盘二维图29图5-3 定位盘与固定盘30图5-4 定位盘二维图30图5-5 平衡块31图5-6 分度定位机构32图5-7 装配图33图5-8 剖视图33插表清单表1-1 生产纲领5表3-1 机床的选用9表3-2 刀具的选用9表3-3 加工余量表10I安徽工程大学本科毕业设计（论文）第1章 绪 论1.1 研究背景及目的本题目是根据机械设计制造及其自动化专业的机械制造方向的培养目标和机械制造中的典型零件的机械加工工艺规程与工艺装备设计要求而拟的毕业设计题目，目的是提高我们理论联系工程实际和工程实际设计能力。毕业设计是综合运用机械设计制造及其自动化专业的专业知识，分析和解决实际工程问题的一次深入的综合性总复习。通过毕业设计能使我们熟悉制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。通过设计过程，熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。也作为我们未来从事机械制造技术工作的一次重要的基本训练。本课题是阀体多孔专用夹具的设计，阀体是各种阀中的一个重要部件，它和管道直接连通，具有一定压力和温度的介质在阀体内流动。通过阀芯的开启与关闭对流动介质进行切断、调节、减压、节流或改变介质的流动方向。因此不同用途的阀门，阀体的结构和形状也不相同。本课题的的设计重点是明白机械加工工艺规程和专用夹具的设计，其中机械加工工艺过程程就是用切削的方法改变毛皮的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺的过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产机械加工工艺规程是指导车间生产的主要技术文件、生产准备和管理准备的重要资料、新建或扩建工厂和车间的基本依据、还便于交流与推广先进经验。正确的工艺规程可以稳定地保证产品的质量和获得较高的生产率及经济效益、能使生产均衡、顺利的进行。机械加工工艺规程一般包括一下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺设备、工艺的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额的等。为了能确切的说明过程，使工件能按照零件图的技术要求加工出来，就得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产指导性的技术文件；机床夹具是机械制造中一项重要的工艺装备，工件通过机床夹具进行安装，包含工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置及通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变两个方面，这样就可以保证工件的加工表面的位置精度，且精度稳定；使用夹具安装工件，可以减少划线、找正、对刀等辅助时间它可以缩短辅助时间，采用多件、多工位夹具、以及气动、液压动力夹具夹紧装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产率；有些机床夹具实质上是多机床进行了部分改造，扩大了原机床的功能适用范围；可以减轻工人的劳动强度，保证生产安全。1.2 国内外研究现状机械制造业是国民经济的支柱产业，是国家创造力、竞争力和综合国力的重要体现。机械制造工艺是将各种原材料、半成品加工成产品的方法和过程。它是应先进工业和科学技术的发展需求而发展起来的。现代工业科学技术的发展又为制造业技术提供了近一步发展的技术支持，如新材料的使用、计算机技术、微电子技术、控制理论与技术、信息处理技术、测试技术、人工智能理论与技术的发展与应用都促进了制作工艺技术的发展。现代机械制造中较多的采用了数控机床、机器人、柔性制造的单元和系统等高技术的集成，来满足产品个性化和多样化的要求。零件在工艺规程制定之后，就要按工艺规程顺序进行加工。加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还需要机床夹具。夹具是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床或者刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏直接影响工件加工表面的位置精度和生产率；机床夹具按使用范围分为：通用夹具、专业夹具、可调整夹具和成组夹具、组合夹具和随行夹具等；近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统等新加工技术的应用对机床夹具也提出了新的要求：要能装夹一组具有相似特征的工件、能适用于精密加工的高精度机床和各种现代化的制造技术的新型机床以及采用以液压站等为动力的高效夹紧装置。同时，在机械加工过程中，夹具占有非常重要的地位，它可靠地保证了工件的加工精度，提高了加工效率，减轻了劳动的强度，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； 能装夹一组具有相似性特征的工件； 能适用于精密加工的高精度夹具； 能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高生产效率； 提高机床夹具的标准化程度。1.3 本课题主要研究内容1.3.1 主要面临的问题在加工批量不是很大的阀体零件的3个孔系时,如果专门为此购买一台专机或数控机床,则增加了企业成本,加重了企业的负担,对于一般的企业是一种行不通的办法。如果在普通镗床上采用常规的镗孔加工工艺(先划线,然后安装校正再进行镗孔)来解决,则孔与孔之间的中心距不好控制(靠对每个孔进行校线来控制)。内孔直径靠手动调整刀具伸出的长短控制(调整刀具伸出长度只能凭经验估计)且测量时,会出现人为误差,造成尺寸精度较难保证,从而导致生产效率低。显然,用这种方法是无法完成一定数量产品零件的生产加工。如果在卧式车床上用四爪单动卡盘装夹阀体零件进行镗孔加工(先划线,然后根据每个孔的位置分别安装、分别校正),在加工过程中除出现用普通镗床加工时出现的问题之外,还会出现位置精度(如孔与孔之间的平行度)很难保证甚至无法保证的情况;显然,用这种方法也是无法完成一定数量的产品零件生产加工。经过以上分析(试制产品曾经使用过)得知,在卧式车床或镗床上用常规的加工方法对阀体孔系进行镗孔加工,很难保证加工质量,也无法完成大批量的生产任务。1.3.2 主要研究内容l 通过对阀体零件进行工艺性分析得出阀体需要加工部分的技术精度要求以便设计出保证加工精度的夹具；l 设计合理的定位装置，使工件在夹具中占据正确的位置。减少定位误差，计算定位误差保证零件的加工精度；l 设计合理的夹紧装置，将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确的正确位置，减少夹紧误差，计算夹紧误差保证零件的加工精度；l 设计夹具体，通过夹具体将夹具的所有元件连接成一个整体；l 设计其他元件或装置，是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等；l 对已设计好的夹具进行检验，检查其是否能满足加工精度以及生产需求；l 通过CAD、PRO/E等制图软件绘制零件图、夹具图、装配。53安徽工程大学本科毕业设计（论文）第2章 阀体的工艺性分析及生产类型的确定2.1 零件的工艺分析阀体是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，其加工内孔的精度要求较高，此外还有上下端面，孔端面需要加工，对精度要去也很高。其内孔对孔端面有垂直度要求，其尺寸精度，几何形状精度和相互位置精度以及表面质量均影响阀是否能够良好的密封，因此在加工时要对孔的加工要进行高精度加工同时对于部分不易加工的孔可以设计专用夹具进行加工以达到加工精度的要求。对于多孔阀体其孔系之间的同轴度以及孔与孔之间的中心距要求很高，此处要加工的零件是多孔阀体，材料为黄铜H70，毛坯采用精密铸造的方式，铸造时同时铸出3个通孔，阀体除三个阶梯圆孔外其余各表面均已加工，该工序加工阀体孔1、孔2、孔3时，阀体零件的加工要求如图2-1所示。图2-1 阀体零件图加工中由于孔与孔之间有中心距的要求，因此在加工过程中需要使用游标卡尺测量中心距是否符合加工精度要求。同时孔1、2、3之间有很高的同轴度要求，因此在加工时要使用量规检测同轴度是否符合加工要求。其内孔的表面粗糙度为1.6，在加工孔时需要采用先扩孔再镗孔，镗孔时要采用先粗后精两步加工。其加工后的实体图如图2-2所示。图2-2 阀体实体图2.2 零件的生产类型查机械制造工艺学1得零件的年生产纲领可按以下公式计算 （2-1）式中：N零件的年产量（件/年）；Q产品的年产量（台/年）；m每台产品中该零件的数量（件/台）；a该零件的备品率（备品百分率）；b该零件的废品率（废品百分率）。 N=7200（件）查机械制造工艺学表1-11得阀体属于大范围用零件，每月生产需求为600到800件，年产量为5000件以上，因此可以确定其生产类型为大批量成批生产。表1-1 生产纲领生产类型零件的生产纲领（件）重型机械中型机械轻型机械单批生产小批生产510020200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000500050000第3章 阀体工艺规程设计3.1 毛坯的选择根据零件图的要求，零件材料为黄铜H70，形状一般复杂，故采用铸件毛坯，由于零件的生产类型是成批生产，故采用金属型浇筑，件尺寸较小，单边余量不大，需要结构细密，能承受较大的压力，所以选择铸件做毛坯。毛坯形状应力求接近成品形状，以减少机械加工余量。3.2 毛坯尺寸的确定查机械制造技术基础课程设计表2-72可查得，铸件孔的最小尺寸为1020mm。查简明机械零件手册表1-283查得，铸件的最小壁厚为4mm。选择的毛坯铸造方法是金属模机器造型，零件的最大尺寸小于250mm，铸件的机械加工余量等级则为79级。查机械加工工艺手册表2.1-64，选择精度等级为7级。查机械加工工艺手册得全长108mm的加工余量为2.0mm，即该毛坯尺寸为112mm；由于该零件长宽相等，所以毛坯宽度尺寸也为112m；厚度为36mm的毛坯余量 2mm，毛坯厚度为40mm。 加工余量为1.5 mm，毛坯的尺寸为，毛坯图如图3-1所示。图3-1 毛坯图3.3 选择基准制定工艺路线3.3.1 基准的选择粗基准的选择作为粗基准的表面平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺陷。选择阀体上端面和前端面作为粗基准。采用阀体上端面作为粗基准加工下端面及以前端面作粗基准加工后端面，可以为后续工序准备好精基准。图3-2 粗基准精基准的选择根据该阀体零件的技术要求和装配要求，选择阀体下端面和后端面作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。阀体的下端面和后端面是设计基准，选用其作精基准定位加工阀体上端面和前端面以及定位孔，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。图3-3 精基准3.3.2 制定工艺路线工艺路线一：工序I：铸造工序：粗、半精铣上下端面工序：粗、半精铣侧面工序：用分读盘钻通孔，扩、绞至的通孔工序V：用埋头钻在上锪出深11的沉孔工序：将通孔扩孔至工序：粗镗孔的通孔，粗镗深19的盲孔工序：精镗孔至，精镗至深20的盲孔工序：去毛刺工序：倒角4R2工序：终检工艺路线二：工序I：铸造工序：用分读盘钻通孔，扩、绞至的通孔工序：用埋头钻在上锪出深11的沉孔工序：将通孔扩孔至工序V：粗镗孔的通孔，粗镗深19的盲孔工序：精镗孔至，精镗至深20的盲孔工序：粗、精铣上下端面工序：粗、精铣侧面工序：去毛刺工序：倒角4R2工序：终检3.3.3 比较工艺路线的合理性工艺路线一先加工基准面面后加工孔，这样加工在有定位面的情况下能保证加工的精度，减少基准误差，适合大批量生产。工艺路线二是先加工孔再加工面，这样加工会使表面粗糙度增大，孔的加工精度变差，加工难度增大。因此工艺路线一较工艺路线二更合理。故该阀体工序的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工热处理主要表面精加工。3.4 工艺装备的选择机床的选用查机械加工工艺手册4机床选用如表3-1所示。表3-1 机床的选用工序号加工内容机床设备备注001铸造浇铸002粗铣上下端面X62W型万能铣床常用，工作台尺寸，机床电动机功率均合适003精铣上下端面X62W型万能铣床常用，工作台尺寸，机床电动机功率均合适004钻、扩、绞通孔Z525立式钻床常用，工作台尺寸，机床电动机功率均合适005锪出深11的沉孔Z525立式钻床常用，工作台尺寸，机床电动机功率均合适006扩通孔CA6140卧式车床常用，工作台尺寸，机床电动机功率均合适007粗、精镗通孔CA6140卧式车床常用，工作台尺寸，机床电动机功率均合适008粗、精镗深20的盲孔CA6140卧式车床常用，工作台尺寸，机床电动机功率均合适009倒角倒角机刀具的选用查机械加工常用刀具手册5刀具的选用如表3-2所示。表3-2 刀具的选用名称类 型材 料备 注铣刀镶齿端铣刀YG6硬质合金铣削上下端面及侧面钻头麻花钻高速钢钻通孔钻头扩孔钻高速钢扩通孔铰刀机用铰刀高速钢绞通孔钻头埋头钻高速钢锪出深11的沉孔扩孔扩孔钻高速钢扩通孔镗刀60度单刃镗刀硬质合金镗通孔、镗深20的盲孔量具的选用铣平面采用的量具为游标卡尺，用于在加工时量取阀体的长宽高。镗孔采用的量具为塞规和千分尺，塞规用于检测位置，测量孔的尺寸，检查两孔距及测量孔的深度用，千分尺用于测量孔系之间的同轴度。3.5 确定切削用量及基本用时3.5.1阀体零件的加工余量查切削用量简明手册6确定孔、表面的加工余量如表3-3所示。表3-3 加工余量表加工工序粗加工余量精加工余量精度等级铣上端面1.5mm0.5mmIT8铣下端面1.5mm0.5mmIT8铣侧面1.5mm0.5mmIT8钻通孔4.0mmIT10扩通孔1.4mmIT8绞通孔0.1mmIT6锪深11沉孔1.2mm0.3mmIT9扩通孔0.5mmIT8镗通孔0.95mm0.05mmIT6镗深20通孔2.5mm1mmIT6倒4R2圆角2.0mm3.5.2 确定切削用量及基本用时（1）铣削上下端面l 粗铣上端面选用刀具：黄铜H70抗拉强度，硬度 ：75- 125HV,查切削用量简明手册表1-2选择不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG6。查切削用量简明手册表3.1得 ，,由于选用的是标准硬质合金端铣刀，故齿数。决定铣削用量：粗加工余量,查切削用量简明手册表3.5得当机床功率P=7.5KW时,取。决定切削速度和每分钟进给量：查切削用量简明手册表3.13，当， 时， 查X62W型铣床说明书选择，。因此实际切削速度和每齿进给量为：计算基本工时式中， 。由于下端面与上端面的尺寸精度以及几何形状精度都相同，因此加工用时也相同。l 精铣上端面刀具和机床不变。决定铣削用量：精加工余量，查切削用量简明手册表3.5得当机床功率P=7.5KW时,取。决定切削速度和每分钟进给量：查切削用量简明手册表3.13，当， 时， 查X62W型铣床说明书选择，。因此实际切削速度和每齿进给量为： 。计算基本工时式中，。由于下端面与上端面的尺寸精度以及几何形状精度都是相同的，因此加工用时也相同。(2) 铣削侧面l 粗铣侧面选用刀具：查切削用量简明手册表12选择不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG6。查切削用量简明手册表3.1得，由于选用的是标准硬质合金端铣刀，故齿数。决定铣削用量：粗铣加工余量，查切削用量简明手册表3.5得当机床功率P=7.5KW时,取。决定切削速度和每分钟进给量：查切削用量简明手册表3.13，当， 时， 查X62W型铣床说明书选择，。 因此实际切削速度和每齿进给量为：计算基本工时式中，。l 精铣侧面选用刀具：黄铜H70抗拉强度，硬度 ：75- 125HV。查切削用量简明手册表1-2选择不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG6。查切削用量简明手册表3.1得 由于选用的是标准硬质合金端铣刀，故齿数。决定铣削用量：精铣加工余量，查切削用量简明手册表3.5得当机床功率P=7.5KW时,取。决定切削速度和每分钟进给量：查切削用量简明手册表3.13，当， 时， 查X62W型铣床说明书选择，。因此实际切削速度和每齿进给量为：计算基本工时式中， 。(3)钻、扩、绞通孔l 钻通孔选用刀具：选择高速钢钻头，其直径。选择切削用量：查切削用量简明手册表2.7得当，时进给量，由于，故应乘孔深系数0.95，则查Z525钻床说明书取。计算切削速度：查切削用量简明手册表2.13得当时，切削速度的修正系数为，则根据机床说明书取。计算基本工时式中，入切量及超切量查切削用量简明手册表2.29得， 。l 扩孔至选用刀具：选择高速钢扩孔钻，其直径。选择切削用量：查切削用量简明手册表2.7得当，时进给量，由于，故应乘孔深系数0.95，则查Z525钻床说明书取。计算切削速度：查切削用量简明手册表2.13得当时，切削速度的修正系数为，则根据机床说明书取。计算基本工时式中，入切量及超切量查切削用量简明手册表2.29得， 。l 绞至选用刀具 ：选用机用铰刀。选择切削用量：查切削用量简明手册表2.24得当，时进给量,取。计算切削速度：查切削用量简明手册表2.31得当时，。切削速度的修正系数为， 则 根据机床说明书取。计算基本工时式中，入切量及超切量查切削用量简明手册表2.29得， 。（4）锪深11沉孔选用刀具：根据加工孔的要求，选用的高速钢锪孔钻。选择切削用量：查机械制造工艺设计简明手册7表2.4-67得当时进给量， 取。计算切削速度：查实用机械制造工艺设计手册8得当时， 根据机床说明书取。计算基本工时式中，入切量及超切量查切削用量简明手册表2.29得， 。（5）扩通孔至选用刀具：选择高速钢扩孔钻，其直径。选择切削用量：查切削用量简明手册表2.7得当，时进给量，由于，故应乘孔深系数0.95，则查Z525钻床说明书取。计算切削速度：查切削用量简明手册表2.13得当时，切削速度的修正系数为，则根据机床说明书取。计算基本工时式中，入切量及超切量查切削用量简明手册表2.29得，。（6）镗通孔l 粗镗孔至选用刀具，确定背吃刀量：选择60度单刃镗刀，材料为硬质合金，根据加工工艺要求取背吃刀量。确定进给速度及切削速度：选择60度单刃镗刀，材料为硬质合金。查机械制造工艺设计简册表3-123取切削速度，取，取切削速度。确定主轴转速n查机床说明书取，切削速度。确定切削用时= =。l 精镗孔至确定背吃刀量：选择60度单刃镗刀，材料为硬质合金，根据加工工艺要求去背吃刀量。确定进给速度及切削速度：选择60度单刃镗刀，材料为硬质合金。查机械制造工艺设计简册表3-123取切削速度，取，取切削速度。确定主轴转速n查机床说明书取，切削速度。确定切削用时= =。（7）镗深20的盲孔l 粗镗孔至选用刀具，确定背吃刀量：选择60度单刃镗刀，材料为硬质合金根据加工工艺要求取背吃刀量。确定进给速度及切削速度：选择60度单刃镗刀，材料为硬质合金。查机械制造工艺设计简册表3-123取切削速度，取，取切削速度。确定主轴转速n查机床说明书取，切削速度。确定切削用时= =。l 半精镗孔至选用刀具，确定背吃刀量：根据加工工艺要求取背吃刀量。确定进给速度及切削速度：选择60度单刃镗刀，材料为硬质合金。查机械制造工艺设计简册表3-123取切削速度，取，取切削速度。确定主轴转速n查机床说明书取，切削速度。确定切削用时= =。l 精镗孔至选用刀具，确定背吃刀量：选择60度单刃镗刀，材料为硬质合金，根据加工工艺要求取背吃刀量。确定进给速度及切削速度：查机械制造工艺设计简册表3-123取切削速度，取，取切削速度。确定主轴转速n查机床说明书取，切削速度。确定切削用时= =。第4章 阀体零件的专用夹具设计4.1 工件的加工工艺分析工件已加工过的四个均布孔为，沉孔为17深11，表面粗糙度为1.6,上下端面的精度为，侧面的精度为360.1，两端面的平行度公差为100：0.03。所需加工孔的要求如图4-1所示。图4-1 工序尺寸图在加工剩余三个孔时，孔的直径由刀具直接保证，而孔的位置和加工精度则由所涉及的夹具保证。阀体孔的位置包括两方面要求。孔的中心应通过55的中心线且孔是均布，此工序对于孔与孔之间的中心距有着较高的要求，为保证加工精度还需在一次装夹中加工完成，因此需要分析设计与这两个要求有关的夹具以及分度定位机构。要求通孔与盲孔的同轴度为0.03，盲孔的深度为20,此项要求精度主要与夹具的定位有关，因此在设计夹具时需要选择合适的定位方案。4.2 定位方案的确定工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体情况而定。习惯上，工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位，工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。该道工序主要是粗镗和精镗内孔，由于孔的中心线有同轴度的要求，所以应限制工件沿x轴移动、绕y轴转动以及绕z轴转动，为了保证盲孔深度的加工精度应当限制工件沿y轴移动，同时为了保证三孔是均匀分布的需要限制工件沿z轴移动以及绕x轴转动，因此此工件在加工中需采用六点定位的方法。为保证加工精度三个孔粗加工和精加工应该在一次装夹中加工完成，从基准重合的要求出发应以阀体的下端面和后端面作定位基准。可在下端面设计一定位盘与阀体的下端面接触以限制了工件沿y轴移动、绕x轴转动以及绕z轴转动三个自由度；同时通过固定在定位盘上的两个定位销与阀体两孔之间的过渡配合限制了工件绕y轴转动、沿z轴移动以及沿x轴移动，定位图如图4-1。图4-2 定位图该工件采用一面两销六点定位的方式进行定位，因此定位元件因采用一个定位盘以及两个定位销进行定位，同时为了防止过度定位在选择定位销时因选择一圆柱销一菱形销进行定位，如图4-2所示。图4-3 定位元件查机械制造技术基础9两定位销中心距的基本尺寸应等于工件两定位孔距的平均尺寸其公差一般为 =(-) （4-1）式中定位销误差，工件销孔中心距误差，=0.02mm 。则L=(1180.02)mm。选择定位销（与工件配合的圆柱销），取定位孔直径为圆柱销的基本尺寸，则应选择g6的圆柱销，查机床夹具设计10表4-1选择宽度b=4mm的菱形销。确定菱形销直径d:a=()=0.12mm，按X=2ab/D计算菱形销定位的最小间隙X，其中D为工件定位孔的最大实体尺寸。X=2ab/D=0.072mm按d= D X确定菱形销的直径d= D X=11.0270.072=10.955mm取公差带为h6,即菱形销的标准代号为10.955h6。4.3 定位误差的分析工件在夹具中加工时，造成加工表面质量的位置误差的原因是多方面的，定位误差只是其中之一，在确定定位方案时，一般先将定位误差控制在工件加工允许误差的三分之一左右，最后再根据夹具总体设计以及实际加工情况进行调整。本工序要求保证的位置精度主要是孔与孔间的同轴度误差，选择30H7孔中心线作为工序基准，根据基准重合原则，应选择30H7孔为主要定位基准对于工序尺寸同轴度要求0.03而言，定位基准与工序尺寸重合，因此=0。l 工件在夹具中定位时，由于定位副的制造公差和最小配合间隙的影响，使定位基准在加工尺寸方向上产生位移，导致工件的加工时位置不一样造成加工误差。该工件在加工时由于定位销与销孔的配合存在间隙会导致工件歪斜，因此存在基准位移误差，如图4-4所示。图4-4 定位误差查机床夹具设计得： (4-2）=式中、工件定位孔的直径公差（mm） 圆柱定位销的直径公差(mm)菱形定位销的直径公差(mm)X圆柱定位销与孔间的最小间隙（mm）X菱形定位销与孔间的最小间隙（mm）L中心距（mm）则tan=（0.027+0.011+0.006+0.027+0.011+0.072）/2118=0.00065基准位移误差=0.065/100（mm）。l 因为基准不重合误差=0，基准位移误差=0.065/100（mm）。故定位误差=+=0.065/100（mm），根据图样要求孔的公差要求为，因此该工序的定位误差对工件加工精度的影响在允许的范围内。4.4夹紧方案的确定加工该工件时，夹紧机构主要负责夹紧工件使其不能移动以减少其定位误差。在此工序中工件与定位盘直接接触，因此可设计一螺旋压板夹紧机构。在加工工件时通过拧紧螺母使压板夹压在工件上端面，同时在采用螺旋压板组合夹紧时，由于工件接触表面存在高度误差，压板位置不可能一直保持水平，因此可在螺母端面和压板之间加以垫圈，以防止压板倾斜时，螺栓不至因受弯曲作用而损坏同时也可减少因夹紧变形而产生的夹紧误差。工件在装卸时只需从上方拧开螺母拿下压板即可。在工件加工完成后可拧开螺母，拿开压板即可卸下工件。夹紧装置如图4-4所示。图4-5 夹紧装置 4.5 夹紧力的计算由图可知夹紧力的方向与刀具运动方向一致，即与切削力同向。工件需从两端夹紧，其夹紧力的作用点在工件上表面上。夹紧力方向和作用点都确定后，还需合理的确定夹紧力的大小。夹紧力过小会导致工件在加工时产生位移影响加工；夹紧力也不可过大，否则会使工件产生变形。计算夹紧力是一个很复杂的问题，所以一般只能粗略的估算。在加工过程中，工件收到切削力、重力、离心力和惯性力等的作用，而夹紧力的作用效果必须与上述作用力矩相平衡。而对于中小工件取决定作用的因素是切削力矩；为了简化夹紧力的计算，通常假设工艺系统是刚性的，切削过程是稳定的，按静力学原理求出夹紧力大小。查现代机床夹具设计11得切削力： (4-3)其中D=28mm， ,(式中)，代入值，实际所需夹紧力为：其中 (4-4)安全系数其中-基本安全系数，-加工性质系数，-刀具钝化系数，-断续切削系数，-压紧力稳定性系数，-接触点情况系数，-手动夹紧手柄位置系数。查机床夹具设计手册12得=1.2，=1.0，=1.2，=1.0，=1.0，=1.3，=1.0。故。因为选择手动螺旋压紧机构，所以螺纹夹紧力。式中：工作夹紧力（公斤力），螺纹升角，螺纹配合间的摩擦角，螺纹螺距。查现代加床夹具设计得，其中L=10mm,Q=80N，故螺纹夹紧力。因为故夹紧是安全可靠的。4.6 夹紧误差的分析如图5-2所示，工件受夹紧力的作用使与其直接接触的定位基准面在Y方向产生位移。定位基准产生的最大位移最小位移。在不考虑工件表面变形的情况下，夹紧引起的定位基准位移即为工序基准位移。因此工件的夹紧误差可通过工序基准的最大位移和最小位移之差来确定。图4-5 夹紧误差查机床夹具的夹紧误差分析13假设作用在工件表面的平均作用力为F，作用力引起的波动幅度为,则：最大作用力最小作用力故则夹紧误差为：查机床夹具设计手册得C=1.4，K=15%, 。则 （4-5)=0.052（mm）。因为，故夹紧装置可用。第5章 夹具体及其他部分设计5.1 夹具体该夹具需要通过夹具体连接定位和夹紧装置，因此可设计一固定盘，固定盘一面直接与车床法兰配合连接，另一面和定位装置连接。固定盘如图5-1所示。图5-1 固定盘三维图固定盘的尺寸及加工技术技术要求如图5-2所示。图5-2 固定盘二维图设计完固定盘后还需设计一定位盘，工件直接与定位盘接触，根据零件尺寸可设计出定位盘定位盘与固定盘通过凸台连接，通过3个M12T型螺栓拧紧，如图5-3所示。图5-3 定位盘与固定盘定位盘的尺寸及加工技术要求如图5-4所示。图5-4 定位盘二维图5.2 平衡块的设计因为工件在加工时定位盘和固定盘不同心，因此存在了偏心误差，为了消除回转不平衡现象因在固定盘与定位盘之间设计一平衡块。 材料选用HT200灰铸铁 尺寸计算l 定位盘与工件的总离心惯性力定位盘的体积 工件的体积定位盘与工件的总质量 离心力矩l 平衡块的离心惯性力假设平衡块的厚度为d外圆半径为内圆半径为，根据实际情况可设，则平衡块的实际体积因此平衡块产生的离心力矩为若要达到平衡则，d=14.8mm。最后取平衡块厚度d=15mm平衡块如图5-5所示。图5-5 平衡块5.3 分度定位机构 分度定位机构的作用是对要加工的零件孔进行定位以便加工，在加工完成孔1后转动定位盘，为使孔2的中心线能与机床主轴线重合需在定位盘上设计一分度定位机构，当定位盘通过凸台绕固定盘转动时，分度定位机构随定位盘一起转动，当阀体零件孔2转至与机床主轴线重合时，定位器在弹簧的作用下自动进入定位孔以起到分度定位的作用，分度定位盘结构如图5-6所示。 图5-6 分度定位机构5.4 夹具的装配及使用方法5.4.1 夹具的装配设计完成夹具后需对夹具与工件进行装配以便完成对夹具合理性的校验。在装配前应先分析夹具的主要组成组件，该夹具主要由固定盘、定位盘、分度定位机构、夹紧机构以及配重块组成。装配时工件底面直接与定位盘接触，通过一面两销进行完全定位并通过夹紧机构进行夹紧。装配完成后如图5-7所示。图5-7 装配图为了能够更直观的表达出装配图的内部结构应进行剖切，如图5-8所示。图5-8 剖视图5.4.2 夹具的使用方法1）固定盘的安装 卸下安装在车床上的卡盘，利用3个M20的内六角头螺栓将固定盘紧固在车床上。2）定位盘的安装 将定位盘通过凸台直接套在固定盘上，然后利用3个M12螺母与固定盘拧紧。3）阀体的安装 将阀体零件安装在两个定位销上面，然后利用两个M12的螺母将阀体零件夹紧。4）镗削阀体圆孔1 将圆孔1转至与机床主轴重合，此时分度定位机构的定位销自动进入定位销孔，使分度机构自动定位。圆孔1的加工顺序为： 。5）转位分度 加工完成孔1后拔出分度定位器，松开3个M12T型螺栓，定位盘、分度定位机构及工件一起通过定位盘凸台绕固定盘转动。当孔2与机床主轴重合时分度定位机构自动进入定位孔使分度机构定位。再拧紧M12T型螺栓进行孔2的加工。孔2的加工与孔1加工相同。6）再转位分度 重复孔2的加工过程。7）卸下阀体 分别松开两个压紧阀体的M12螺栓，将加工完成的阀体卸下，再将需要加工的阀体安装在夹具上，重复上述过程进行孔的加工。结论与展望本设计根据被加工阀体的技术要求，运用夹具设计的基本方法和原理，制定夹具设计方案，完成夹具结构设计。此次设计的主要工作有：绘制阀体零件图，了解零件的结构特点和技术要求；根据零件的生产类型和企业的生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析；确定毛坯的种类和制造方法；选择正确的基准，制定零件的加工工艺路线，选用合适的加工设备和工艺设备，确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和时间定额；绘制工序加工图，填写加工工艺过程卡片；设计制定加工工序的专用夹具，绘制夹具图、装配图和主要零件图；整理资料，撰写毕业设计。在大学四年的学习里，我们初步掌握了机械专业的基础理论和基本技能，并通过一些必要的实验和简单的课程设计获得了初步的实践经验。毕业在即，我们面临着从单纯的学习者到一线技术人员的角色转换。在今后的工作上，必须把所学的知识转化为生产力，这正是我们所欠缺的也是需要提高的基本技能。此次毕业设计对我们来说无疑是一次真实的检验和全面的提高。我国从事阀门生产的企业很多，且多属中小企业。仅浙江温州、河南荥阳等地区就有几百家乡镇和民营企业。现在，我国阀门行业规模与布局日趋合理，各省市地区都有自己的阀门生产厂家，闪光灯企业数量、规模、职工人数、技术人员数量都有较大提高：产量、产值和经济效益不断提高；技术水平不断提高，产品品种大大增加，建国初期，各阀门厂仅能生产少量品种规格的低压阀门，目前已能生产门类齐全的闸阀、截止阀、止回阀、隔膜阀、安全阀、减压阀、 蒸气 疏水阀和紧急切断阀等 12大类、3000多个型号、40000多个规格的阀门产品，阀门适用压力从2X10 -8 bar1460bar,温度从-270超低温到12003430超高温，公称直径从1mmmm，广泛应用于人民生活、工农业生产、海洋石油、油气、运输、城市建设、航天技术和核工业中；产品质量不断提高，使用寿命越来越长，阀门维修期已从过去几个星期延长到1年半以上，合格品率达90%以上，阀门长期存在的“一跑二漏”现象已有明显好转，有91家企业获得ISO9000质量认证；工艺装备水平不断进步，无论机加工和热加工工艺都已引进国外先进技术。有些乡镇企业也脱颖而出，不但规模发展很快，产品品种和质量甚至超过了国有企业。根据2013-2017年中国阀门制造行业供需状况与对外贸易分析报告数据显示，截至2011年底，我国拥有规模以上阀门企业(年营收2000万元以上)1485家，行业实现销售收入1483.68亿元，同比增长26.86%;实现利润总额137.63亿元，同比增长32%。我国的阀门制造行业经过几十年的发展后，已经取得了很大的进步，目前中国的阀门企业数量居全世界第一，阀门生产水平也有了较大提高，阀门产量实现了大幅度增加。前瞻产业研究院阀门制造行业研究员表示，随着阀门行业重组步伐的加快，未来行业将是阀门产品质量安全和产品品牌之间的竞争，产品向高技术、高参数、耐强腐蚀、高寿命方向发展，不断提高阀门产品的水平和档次，我国阀门制造行业在庞大的需求环境下，必将呈现出更好的发展前景。致 谢历时将近四个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师梁利东老师，他对我进行了无私的指导和帮助，在整个论文实验和论文写作过程中，对我进行了耐心的指导和帮助，提出严格要求，引导我不断开阔思路，为我答疑解惑，鼓励我大胆创新，使我在这一段宝贵的时光中，既增长了知识、开阔了视野、锻炼了心态，又培养了良好的实验习惯和科研精神。在此，我向我的指导老师表示最诚挚的谢意！另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！ 感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。 由于我的学术水平有限，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！作者签名： 日期： 年 月 日参考文献1 王先逵.机械制造工艺学（第二版）M.北京：机械工业出版社，2006.12 柯建宏.机械制造技术基础课程设计M.武汉；华中科技大学出版社，2008.83 蔡春源.简明机械零件手册M.北京：冶金工业出版社，1996.34 李洪.机械加工工艺手册M.北京：北京出版社，1999.125 王健石. 机械加工常用刀具手册M.北京：机械工业出版社，2005.66 艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册M.北京：机械工业出版社，1994.67 益民机. 机械制造工艺设计简明手册M.北京：机械工业出版社，2011.68 王凡，宋建新. 实用机械制造工艺设计手册M.北京：机械工业出版社，2008.49 赵雪松，任小中，赵晓芳.机械制造技术基础M.武汉：华中科技大学出版社，2012.110 张秀珍，晋其纯.机床夹具设计M.北京：北京大学出版社，2009.911 吴拓.现代机床夹具设计M.北京：化学工业出版社，2009.312 王光斗，王春福.机床夹具设计手册M.上海：上海科学技术出版社，2000.1113 游辉. 机床夹具的夹紧误差分析J.成都：成都科技大学出版社，1992.1-14.14 D.C. 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