【正文】 e fixture design and assembly environment, Int. J. Computer Appl. inTech., Vol. 8, Nos. 112, 1995, pp. 3040.[18] D. T. Pham, M. J. Nategh and A. S. de Lazoro, Aknowledgebasedjig and fixture designer39。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。在此，我向我的指導(dǎo)老師表示最誠摯的謝意！另外，在校圖書館查找資料的時(shí)候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。致 謝歷時(shí)將近四個(gè)月的時(shí)間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。我國的閥門制造行業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展后，已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，目前中國的閥門企業(yè)數(shù)量居全世界第一，閥門生產(chǎn)水平也有了較大提高，閥門產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)了大幅度增加。根據(jù)《20132017年中國閥門制造行業(yè)供需狀況與對(duì)外貿(mào)易分析報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，截至2011年底，我國擁有規(guī)模以上閥門企業(yè)(年?duì)I收2000萬元以上)1485家，%?，F(xiàn)在，我國閥門行業(yè)規(guī)模與布局日趨合理，各省市地區(qū)都有自己的閥門生產(chǎn)廠家，閃光燈企業(yè)數(shù)量、規(guī)模、職工人數(shù)、技術(shù)人員數(shù)量都有較大提高：產(chǎn)量、產(chǎn)值和經(jīng)濟(jì)效益不斷提高；技術(shù)水平不斷提高，產(chǎn)品品種大大增加，建國初期，各閥門廠僅能生產(chǎn)少量品種規(guī)格的低壓閥門，目前已能生產(chǎn)門類齊全的閘閥、截止閥、止回閥、隔膜閥、安全閥、減壓閥、 蒸氣 疏水閥和緊急切斷閥等 12大類、3000多個(gè)型號(hào)、40000多個(gè)規(guī)格的閥門產(chǎn)品，閥門適用壓力從2X10 8 bar～1460bar,溫度從270℃超低溫到1200℃～3430℃超高溫，公稱直徑從1mm～９７５０mm，廣泛應(yīng)用于人民生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、海洋石油、油氣、運(yùn)輸、城市建設(shè)、航天技術(shù)和核工業(yè)中；產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，使用壽命越來越長，閥門維修期已從過去幾個(gè)星期延長到1年半以上，合格品率達(dá)90%以上，閥門長期存在的“一跑二漏”現(xiàn)象已有明顯好轉(zhuǎn)，有91家企業(yè)獲得ISO9000質(zhì)量認(rèn)證；工藝裝備水平不斷進(jìn)步，無論機(jī)加工和熱加工工藝都已引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)。我國從事閥門生產(chǎn)的企業(yè)很多，且多屬中小企業(yè)。在今后的工作上，必須把所學(xué)的知識(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，這正是我們所欠缺的也是需要提高的基本技能。在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)里，我們初步掌握了機(jī)械專業(yè)的基礎(chǔ)理論和基本技能，并通過一些必要的實(shí)驗(yàn)和簡單的課程設(shè)計(jì)獲得了初步的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。結(jié)論與展望本設(shè)計(jì)根據(jù)被加工閥體的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本方法和原理，制定夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。6）再轉(zhuǎn)位分度 重復(fù)孔2的加工過程。再擰緊M12T型螺栓進(jìn)行孔2的加工。5）轉(zhuǎn)位分度 加工完成孔1后拔出分度定位器，松開3個(gè)M12T型螺栓，定位盤、分度定位機(jī)構(gòu)及工件一起通過定位盤凸臺(tái)繞固定盤轉(zhuǎn)動(dòng)。4）鏜削閥體圓孔1 將圓孔1轉(zhuǎn)至與機(jī)床主軸重合，此時(shí)分度定位機(jī)構(gòu)的定位銷自動(dòng)進(jìn)入定位銷孔，使分度機(jī)構(gòu)自動(dòng)定位。2）定位盤的安裝 將定位盤通過凸臺(tái)直接套在固定盤上，然后利用3個(gè)M12螺母與固定盤擰緊。圖57 裝配圖為了能夠更直觀的表達(dá)出裝配圖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行剖切，如圖58所示。裝配時(shí)工件底面直接與定位盤接觸，通過一面兩銷進(jìn)行完全定位并通過夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊。 圖56 分度定位機(jī)構(gòu) 夾具的裝配及使用方法 夾具的裝配設(shè)計(jì)完成夾具后需對(duì)夾具與工件進(jìn)行裝配以便完成對(duì)夾具合理性的校驗(yàn)。最后取平衡塊厚度d=15mm平衡塊如圖55所示。圖54 定位盤二維圖 平衡塊的設(shè)計(jì)因?yàn)楣ぜ诩庸r(shí)定位盤和固定盤不同心，因此存在了偏心誤差，為了消除回轉(zhuǎn)不平衡現(xiàn)象因在固定盤與定位盤之間設(shè)計(jì)一平衡塊。圖52 固定盤二維圖設(shè)計(jì)完固定盤后還需設(shè)計(jì)一定位盤，工件直接與定位盤接觸，根據(jù)零件尺寸可設(shè)計(jì)出定位盤定位盤與固定盤通過凸臺(tái)連接，通過3個(gè)M12T型螺栓擰緊，如圖53所示。固定盤如圖51所示。因?yàn)?，故夾緊裝置可用。圖45 夾緊誤差查《機(jī)床夾具的夾緊誤差分析》[13]假設(shè)作用在工件表面的平均作用力為F，作用力引起的波動(dòng)幅度為,則：最大作用力最小作用力故則夾緊誤差為：查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)得C=，K=15%, 。在不考慮工件表面變形的情況下，夾緊引起的定位基準(zhǔn)位移即為工序基準(zhǔn)位移。 夾緊誤差的分析如圖52所示，工件受夾緊力的作用使與其直接接觸的定位基準(zhǔn)面在Y方向產(chǎn)生位移。查《現(xiàn)代加床夾具設(shè)計(jì)》得，其中L=10mm,Q=80N，故螺紋夾緊力。因?yàn)檫x擇手動(dòng)螺旋壓緊機(jī)構(gòu)，所以螺紋夾緊力。查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[12]得=，=，=，=，=，=，=。而對(duì)于中小工件取決定作用的因素是切削力矩；為了簡化夾緊力的計(jì)算，通常假設(shè)工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過程是穩(wěn)定的，按靜力學(xué)原理求出夾緊力大小。計(jì)算夾緊力是一個(gè)很復(fù)雜的問題，所以一般只能粗略的估算。夾緊力方向和作用點(diǎn)都確定后，還需合理的確定夾緊力的大小。圖45 夾緊裝置 夾緊力的計(jì)算由圖可知夾緊力的方向與刀具運(yùn)動(dòng)方向一致，即與切削力同向。在工件加工完成后可擰開螺母，拿開壓板即可卸下工件。在加工工件時(shí)通過擰緊螺母使壓板夾壓在工件上端面，同時(shí)在采用螺旋壓板組合夾緊時(shí)，由于工件接觸表面存在高度誤差，壓板位置不可能一直保持水平，因此可在螺母端面和壓板之間加以墊圈，以防止壓板傾斜時(shí)，螺栓不至因受彎曲作用而損壞同時(shí)也可減少因夾緊變形而產(chǎn)生的夾緊誤差。加工該工件時(shí)，夾緊機(jī)構(gòu)主要負(fù)責(zé)夾緊工件使其不能移動(dòng)以減少其定位誤差。l 因?yàn)榛鶞?zhǔn)不重合誤差=0，基準(zhǔn)位移誤差=（mm）。該工件在加工時(shí)由于定位銷與銷孔的配合存在間隙會(huì)導(dǎo)致工件歪斜，因此存在基準(zhǔn)位移誤差，如圖44所示。本工序要求保證的位置精度主要是孔與孔間的同軸度誤差，選擇30H7孔中心線作為工序基準(zhǔn)，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，定位基準(zhǔn)與工序尺寸重合，因此=0。X=2ab/D=按d= D— X確定菱形銷的直徑d= D— X=—=取公差帶為h6,。選擇定位銷（與工件配合的圓柱銷），取定位孔直徑為圓柱銷的基本尺寸，則應(yīng)選擇g6的圓柱銷，查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》[10]表41選擇寬度b=4mm的菱形銷。圖43 定位元件查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》[9]兩定位銷中心距的基本尺寸應(yīng)等于工件兩定位孔距的平均尺寸其公差一般為 =() （41）式中——定位銷誤差，——工件銷孔中心距誤差，= ?？稍谙露嗣嬖O(shè)計(jì)一定位盤與閥體的下端面接觸以限制了工件沿y軸移動(dòng)、繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)以及繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)自由度；同時(shí)通過固定在定位盤上的兩個(gè)定位銷與閥體兩孔之間的過渡配合限制了工件繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)、沿z軸移動(dòng)以及沿x軸移動(dòng)，定位圖如圖41。該道工序主要是粗鏜和精鏜內(nèi)孔，由于孔的中心線有同軸度的要求，所以應(yīng)限制工件沿x軸移動(dòng)、繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)以及繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，為了保證盲孔深度的加工精度應(yīng)當(dāng)限制工件沿y軸移動(dòng)，同時(shí)為了保證三孔是均勻分布的需要限制工件沿z軸移動(dòng)以及繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)，因此此工件在加工中需采用六點(diǎn)定位的方法。 定位方案的確定工件定位時(shí)，影響加工要求的自由度必須限制；不影響加工要求的自由度，有時(shí)要限制，有時(shí)可不限制，視具體情況而定。①孔的中心應(yīng)通過55的中心線且孔是均布，此工序?qū)τ诳着c孔之間的中心距有著較高的要求，為保證加工精度還需在一次裝夾中加工完成，因此需要分析設(shè)計(jì)與這兩個(gè)要求有關(guān)的夾具以及分度定位機(jī)構(gòu)。圖41 工序尺寸圖在加工剩余三個(gè)孔時(shí)，孔的直徑由刀具直接保證，而孔的位置和加工精度則由所涉及的夾具保證。第4章 閥體零件的專用夾具設(shè)計(jì) 工件的加工工藝分析工件已加工過的四個(gè)均布孔為，沉孔為17深11，,上下端面的精度為，兩端面的平行度公差為100：。③確定主軸轉(zhuǎn)速n查機(jī)床說明書取，切削速度。l 精鏜孔至①選用刀具，確定背吃刀量：選擇60度單刃鏜刀，材料為硬質(zhì)合金，根據(jù)加工工藝要求取背吃刀量。③確定主軸轉(zhuǎn)速n查機(jī)床說明書取，切削速度。②確定進(jìn)給速度及切削速度：選擇60度單刃鏜刀，材料為硬質(zhì)合金。④確定切削用時(shí)= =。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡冊(cè)》表3123取切削速度，取，取切削速度。（7）鏜深20的盲孔l 粗鏜孔至①選用刀具，確定背吃刀量：選擇60度單刃鏜刀，材料為硬質(zhì)合金根據(jù)加工工藝要求取背吃刀量。③確定主軸轉(zhuǎn)速n查機(jī)床說明書取，切削速度。②確定進(jìn)給速度及切削速度：選擇60度單刃鏜刀，材料為硬質(zhì)合金。④確定切削用時(shí)= =。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡冊(cè)》表3123取切削速度，取，取切削速度。（6）鏜通孔l 粗鏜孔至①選用刀具，確定背吃刀量：選擇60度單刃鏜刀，材料為硬質(zhì)合金，根據(jù)加工工藝要求取背吃刀量。③計(jì)算切削速度：查《切削用量簡明手冊(cè)》，切削速度的修正系數(shù)為，則根據(jù)機(jī)床說明書取。（5）擴(kuò)通孔至①選用刀具：選擇高速鋼擴(kuò)孔鉆，其直徑。③計(jì)算切削速度：查《實(shí)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》[8]得當(dāng)時(shí)， 根據(jù)機(jī)床說明書取。（4）锪深11沉孔①選用刀具：根據(jù)加工孔的要求，選用的高速鋼锪孔鉆。切削速度的修正系數(shù)為， 則 根據(jù)機(jī)床說明書取。②選擇切削用量：查《切削用量簡明手冊(cè)》，時(shí)進(jìn)給量,取。④計(jì)算基本工時(shí)式中，入切量及超切量查《切削用量簡明手冊(cè)》表2..29得， 。②選擇切削用量：查《切削用量簡明手冊(cè)》，時(shí)進(jìn)給量，由于，則查Z525鉆床說明書取。④計(jì)算基本工時(shí)式中，入切量及超切量查《切削用量簡明手冊(cè)》表2..29得， 。②選擇切削用量：查《切削用量簡明手冊(cè)》，時(shí)進(jìn)給量，由于，則查Z525鉆床說明書取。因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為：④計(jì)算基本工時(shí)式中， 。②決定銑削用量：精銑加工余量，查《切削用量簡明手冊(cè)》=,取。查《切削用量簡明手冊(cè)》表12選擇不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG6。 因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為：④計(jì)算基本工時(shí)式中。②決定銑削用量：粗銑加工余量，查《切削用量簡明手冊(cè)》=,取。(2) 銑削側(cè)面l 粗銑側(cè)面①選用刀具：查《切削用量簡明手冊(cè)》表1—2選擇不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG6。④計(jì)算基本工時(shí)式中。③決定切削速度和每分鐘進(jìn)給量：查《切削用量簡明手冊(cè)》，當(dāng)， 時(shí)， 查X62W型銑床說明書選擇。l 精銑上端面①刀具和機(jī)床不變。因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為：④計(jì)算基本工時(shí)式中， 。②決定銑削用量：粗加工余量,查《切削用量簡明手冊(cè)》=,取。表33 加工余量表加工工序粗加工余量精加工余量精度等級(jí)銑上端面IT8銑下端面IT8銑側(cè)面IT8鉆通孔IT10擴(kuò)通孔IT8絞通孔IT6锪深11沉孔IT9擴(kuò)通孔IT8鏜通孔IT6鏜深20通孔1mmIT6倒4—R2圓角 確定切削用量及基本用時(shí)（1）銑削上下端面l 粗銑上端面①選用刀具：黃銅H70抗拉強(qiáng)度，硬度 ：75 125HV,查《切削用量簡明手冊(cè)》表12選擇不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG6。鏜孔采用的量具為塞規(guī)和千分尺，塞規(guī)用于檢測位置，測量孔的尺寸，檢查兩孔距及測量孔的深度用，千分尺用于測量孔系之間的同軸度。表31 機(jī)床的選用工序號(hào)加工內(nèi)容機(jī)床設(shè)備備注001鑄造澆鑄002粗銑上下端面X62W型萬能銑床常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適003精銑上下端面X62W型萬能銑床常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適004鉆、擴(kuò)、絞通孔Z525立式鉆床常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適005锪出深11的沉孔Z525立式鉆床常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適006擴(kuò)通孔CA6140臥式車床常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適007粗、精鏜通孔CA6140臥式車床常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適008粗、精鏜深20的盲孔CA6140臥式車床常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適009倒角倒角機(jī)②刀具的選用查《機(jī)械加工常用刀具手冊(cè)》[5]刀具的選用如表32所示。故該閥體工序的安排順序?yàn)椋夯鶞?zhǔn)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——熱處理——主要表面精加工。工藝路線二是先加工孔再加工面，這樣加工會(huì)使表面粗糙度增大，孔的加工精度變差，加工難度增大。閥體的下端面和后端面是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其作精基準(zhǔn)定位加工閥體上端面和前端面以及定位孔，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。采用閥體上端面作為粗基準(zhǔn)加工下端面及以前端面作粗基準(zhǔn)加工后端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。圖31 毛坯圖 選擇基準(zhǔn)制定工藝路線 基準(zhǔn)的選擇①粗基準(zhǔn)的選擇作為粗基準(zhǔn)的表面平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺陷。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》，即該毛坯尺寸為112mm；由于該零件長寬相等，所以毛坯寬度尺寸也為112m；厚度為36mm的毛坯余量 2mm，毛坯厚度為40mm。選擇的毛坯鑄造方法是金屬模機(jī)器造型，零件的最大尺寸小于250mm，鑄件的機(jī)械加工余量等級(jí)則為7~9級(jí)。 毛坯尺寸的確定查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表27[2]可查得，鑄件孔的最小尺寸為10~20mm。表11 生產(chǎn)綱