夾具課程設計--- za300c閥體密封面的加工

1、<p><b>　　緒言:</b></p><p>　　機床夾具課程設計是機械制造及機床夾具課程的重要實踐環(huán)節(jié)。通過課程設計，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，掌握機床夾具設計的一般規(guī)律，樹立正確的設計思想。通過課程設計，可了解并認識一般機器零件的生產工藝過程，確定工藝流程，編制相應的工藝流程卡片。通過課程設計，可學習運用標準，規(guī)范，手冊，圖冊

2、和查閱科技文獻資料及計算機繪圖等，培養(yǎng)機械設計的基本技能和獲得相關信息的能力。</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，調節(jié)，導流，防止逆流，穩(wěn)壓，分流，或溢流泄壓等功能。廣泛應用于機械，石油，化工，建筑，水利等領域。閥門的密封性能是指閥門各密封部位阻止介質泄露的能力，是閥門最重要的技術指標，閥門密封面的加工是閥門機械加工中的重點和難點，夾具設計的合理與否，直接影響被加工零件的尺寸精

3、度和形位公差。本次課程設計的主要內容就是為閥門密封面的機械加工設計相應的車夾具，從而使密封面在車削加工過程中能準確定位，滿足高效率生產要求。</p><p><b>　　二． 摘要:</b></p><p>　　2.1. 產品簡介</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，其加工質量直接關系到閥門的質量。一直以來，閥門密封面的加工沒有得到有效的解決，嚴重影響著閥門的使用，質量成為用戶關注的重點。</p><p>　　近年來，經過技術部門組織力量，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量問題，使閥門這一產品不但廣泛應用于國內各重要天然氣等使用單位，也遠銷歐美市場?，F(xiàn)對閥門密封面加工方法進行總結，其中包括工藝，夾具及量具等。</p><p><b>　　三. 關鍵詞</b></p><p>　　定位 精準 密封 </p><p>　　1、尺寸的精準——用特定長度或角度單

6、位表示的數(shù)值，并在技術圖樣上用圖線、符號和技術要求表示出來，并且有一定的時間上的感念 ,位置上的準確。</p><p>　　2、密封可靠——密封是防止流體或固體微粒從相鄰結合面間泄漏以及防止外界雜質如灰塵與水分等侵入機器設備內部的零部件或措施。 </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較軟寬度較寬的墊密封，高壓靜密封則用材質較硬接觸寬度很窄的金屬墊片。動密封可以分為旋轉密封和往復密封兩種基本類型。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，端面密封又稱為機械密封。動密封中的離心密封和螺旋密封，是借助機器運轉時給介質以動力得到密封，故有時稱為動力密封。</p><p>　　四. 確定工

8、藝流程</p><p>　　機械加工是零件從毛坯到成品或半成品必須經過的一個生產過程中。</p><p>　　4.1. 相關名詞解釋</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床上，對同一個或幾個零件進行加工所連續(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>　　在生產過程中，毛坯的制造，零件的機械加工與熱處理，產品的裝配等工作將直接改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，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)下加熱到預定的溫度，保溫一定時間，然后以預定的方式冷卻下來的一種熱加工工藝。&

10、lt;/p><p>　　4.2. 相關工藝流程:</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)相關規(guī)定檢驗鑄件是否有氣孔，鎖孔，砂眼等缺陷；并對鑄件進行清砂處理；</p><p>　　4.2.2 熱處理：對鑄件進行時效處理，以消除鑄件的內部應力，并改善其切削性能，便于加工；</p><p>　　4

11、.2.3 涂漆：閥體內腔二涂黃漆，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，（設備：端面立式磨床）磨準尺寸，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. 車夾具的設計</b></p><p>

14、　　5.1. 專用夾具設計的基本要求：</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?shù)亩ㄎ?、夾緊元件，確定合適的尺寸，形位公差，是從夾具設計角度來保證被加工要素的加工精度的基礎；</p><p>　　5.1.2 提高勞動生產率。通過設計合理的夾具結構，可以簡化操作過程，有效地減少輔助時間，提高生產效率；</p><p&

15、gt;　　5.1.3 具有良好的使用性能。簡單的總體結構，合理的結構工藝性，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 經濟性。在滿足加工精度的前提下，夾具結構越簡單，元件標準化程度越高，其制造周期越短，制造成本越低，就可以爭取到更好的經濟性；</p><p>　　5.2.夾具設計方案的確定：</p><p>

16、;　　根據(jù)夾具設計的基本要求，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床過渡盤的下方，需在過渡盤上方配裝相應平衡塊，以確保車床主軸旋轉時整個轉動系的平衡。</p><p>　　5.3.定位元件的設計要點：</p><p>　

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

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>　　在本次設計中，角鐵為主要定位元件，閥體的底面為定位基準平面。設計中的角鐵，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床導軌垂直，也就是加工完成后能否達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床導軌，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、轉動，Y方向轉動，未控制Z方向轉動，為欠定位。所以在夾緊工件前，需用百分表直接找正，作為工件的補充定位，最后達到六點定位，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。在設計中我們取角鐵的角度公差為零件公差的1/3，即100°±10＇；</p><p>　　當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，還必須在夾具上設置夾緊機構將工件夾緊，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）在夾緊過程中應能保持工件在定位時已獲得的正確位置；</p><p>　　2）夾緊應適當和可靠。夾緊機構要保證在加工過程中工件不會產生振動和松動；在夾緊工件時，不許工件產生不適當?shù)淖冃魏捅砻鎿p傷；</p><p>　　3）夾緊機構應操作方便，安全

27、省力，以便減輕勞動強度，縮短輔助時間，提高生產率；</p><p>　　4）夾緊機構的結構設計具有良好的工藝性和經濟性，結構力求簡單，緊湊，剛性好；</p><p>　　5.6.2 夾緊力的確定；</p><p>　　1）夾緊應有助于定位。夾緊力的作用方向應不破壞工件定位的準確性和可靠性；夾緊力的方向應使工件變形盡可能??；夾緊力的方向應使所需夾緊力應該盡可能?。?

28、</p><p>　　2）夾緊力應落在支承元件上或幾個支承元件所形成的支承面內；夾緊力應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力矩，必要時應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，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；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 本設計中的夾緊方式</p><p>　　在本次設計中，在角鐵上我們設計了六個螺釘孔，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>　　所設計的專用夾具裝夾工件后，要求工件（包括整個轉動系統(tǒng)）都要達到平衡。</p><p>　　即：.∑ ，工件在加工過程中離心力，慣性力為零；</p><p>　　∑ ，離心力，慣性力等產生的合力矩為零。</p><p>　　在本次設計中，由于夾具和工

31、件裝在機床過渡盤的下方，需在過渡盤上方的合適位置配相應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，轉動卡盤，使其在任何位置都能停下；當車床主軸中速、高速轉動時，檢查夾具與工件均無振動。</p><p>　　5.8 總體結構設計</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線重合。</p><p>　　5.8.2 夾緊裝置設計：</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 總體結構要求:</p><p>　　為了保證在加工過程中整個回轉系統(tǒng)的穩(wěn)定性，夾具總伸長長度L與轉動系統(tǒng)的回轉直徑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>　　在本次設計中，整個轉動系統(tǒng)的回轉直徑D=550，夾具總伸長長度L=290即：L≤0.6D，符合設計要求。</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．設計心得</b></p><p>　　本次課程設計的內容為ZA300C閥體密封面的車夾具設計，通過此次的課程設計，讓我對閥體密封面的車夾具結構有了更進一步的了解，同時也鞏固了機械制造工藝與機床夾具課程中的所學的相關知識，學習了解了車夾具設計的一般流程，鍛煉了我綜合運用機械制造工藝與機床夾具課程和其他相

36、關的課程所學的知識，結合生產實踐過程中的有關經驗去分析和解決在夾具設計中所遇到問題的能力。</p><p>　　在整個設計過程中，從對被加工產品（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計方案的確定，定位元件的設計，夾緊方式的設計，到最終總體結構的形成，讓我所學的一些基礎知識得到進一步的理解及鞏固。在對定位誤差的分析和計算中，讓我對誤差的產生和夾具的設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。本次設計中的閥體密封面車夾具是一個相對比較簡單的機構，但設計一開始還是讓我無法下手，如過沒有老師的指導，不知從哪里開始相應的分析和計算。在定位元件的設計，夾緊方式的設計，定位誤差的分析和計算過程中，如何根據(jù)工件的加工特性進行準確的分析和計算，抓住要點，讓最終所設計成形的夾具結構簡單，操作方便，兼顧實用性和經濟性。</p><p

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

39、老師給予了我耐心、細致的指導，他多次詢問設計過程,畫圖進展，精心點撥，幫助我開拓思路。他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，務實的工作作風，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表示由衷的感謝。</p><p><b>　　八．參考文獻</b></p><p>　　劉守勇 主編 «機械制造工藝與機床夾具»

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

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