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1、阀体加工工装及专用主轴箱的设计1课题概述1.1 课题说明及课题目的1.新型夹具的发展趋势国内外机加工已经发展到较为成熟的阶段，夹具作为机械加工不可缺少的部件，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。（1）高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求更高高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler（戴美乐）公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03mm；精密平口
2、钳的平行度和垂直度在5m以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。（2）高效为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹
3、具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens（杰金斯）公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。（3）模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具
4、的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。（4）通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler（戴美乐）公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种
5、多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。2课题研究的制定本设计题目阀门加工工装设计。具体的设计内容为利用摇臂钻床一次钻削阀体8-mm孔的工艺装备。对工件进行机械加工时，为了保证加工需要，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。在进行机械加工前，先要将工件夹好。由于加工的阀体为大批量生产所以设计一套专用夹具。采用该工装设备可以一次性同时完成阀体8个孔的钻削。具体优点如下：（1）能稳定的保
6、证工件的加工精度，用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，使一批工件的加工精度趋于一致。（2）提高了生产率，使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著的减少辅助工时，工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性。因此可加大切削用量，大程度提高生产率。（3）多轴头回转式钻模是高效率的对刀导向装置。可以更加准确的确定刀具相对于定位元件的位置。一次性完成八个孔的加工，既提高了加工精度又保证了位置精度，大大缩短了工作辅助时间，全方位的提高了生产效率。1.2 课题研究现状及发展趋势国际生产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
7、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3-4年就要更新50%-80%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10%-20%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：（1) 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；（2) 能装夹一组具有相似性特征的工件；（3) 能适用于精密加工的高精度机床夹具；（4) 能适用于各种现代化制造技术的新
8、型机床夹具；(5) 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劳动生产率；(6) 提高机床夹具的标准化程度。本题目研究的内容在国内外属于成熟装置。对于提高生产率保证加工精度具有明显优势。对于批量生产的阀体零件，运用本套工装夹具还比较少见。采用本套夹具提高了加工精度和生产率，有很高的性价比。1.3 课题的理论依据本题目研究的理论依据为金属切削机床夹具设计手册、机械工程手册、夹具工程师等。这几本书知识性强、内容丰富。从工件的装夹，专用夹具的设计方法，定位装置的设计，加紧装置的设计，对刀引导装置的设计等多个方面详细的阐述了夹具设计方法和理论，给了我们强有力的理论支持。 我们有了
9、强有力的理论基础依据，在加上在公司车间实地观察以及多次工厂实习积累下来的丰富经验，重要的是指导老师的悉心指导。我们已初步具备了相当的条件来进行本次题目的研究。1.4 课题研究的思路及步骤明确任务并收集有用资料认真研究原始资料讨论设计方案进行方案论证。主要包括：(1) 读零件图，制作零件工艺过程卡。(2) 了解生产的批量和对夹具的需求状况。(3) 了解夹具形式和具体结构。(4）设计多轴头专用主轴箱及其校核。(5) 绘制夹具原理图和装配图。 2阀体零件的工艺分析2.1 零件的分析2.1.1零件的功用此阀为直通单座阀，结构较简单，由一个阀芯和一个阀座组成。阀杆和阀芯连接，当执行机构做直线位移时，通过
10、阀杆带动阀芯移动。上压板用于压紧填料，上阀盖与阀体用螺栓连接，用于阀杆和阀芯的中心定位。阀座与上阀杆一起，用于保证阀芯与阀座的的中心定位，并在阀芯移动时，改变流体的流通面积，从而改变流通变量，实现调节流体流量的功能。此阀具有如下特点：(1）泄漏量小，容易实现严格的密封与切断。(2）允许压差小，此阀的允许压差为120KPa。(3）流通能力小，此阀的流通能力为100。(4）流体介质对阀芯的推力大，即不平衡力大，在高压差、大口径的应用场合，不宜采用此类控制阀。2.1.2 零件的结构特点由图2-1阀体零件图可知：(1）阀体mm的左右两端面对基准A：mm的基准孔中心线的对称度公差为0.1mm。(2）阀体上8-M12孔的中心线对基准B：mm基准孔中心线的同轴度公差为mm。(3）阀体上端4-mm的孔的中心线对基准A：mm的基准孔中心线的同轴度公差为mm。(4）铸件人工时效处理。(5）尖角倒钝。(6）材料HT200。图2-1
