控制总阀阀体的夹具设计及数控程序设计.pdf

2 0 1 3年 8月 第4 1 卷 第 l 6期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I C S Au g 。 2 01 3 Vo 1 ． 4 1 No ． 1 6 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 1 6 ． 0 1 9 控制总阀阀体的夹具设计及数控程序设计 魏平 ，于连栋 1 ． 安徽机电职业技术学院，安徽芜湖 2 4 1 0 0 0 ； 2 ． 合肥工业大学，安徽合肥 2 3 0 0 0 9 摘要进行数控车削控制总阀阀体的集中工艺规程设计与工装设计，一次安装完成多道工序，改变 了以前的钻 、铣、 镗等分散的加工工艺设计，同时对切削过程进行控制以及合理匹配切削用量，使得效率 、精度等明显提高，损耗减少 ，实 现了加工工艺的优化。 关键词数控车削； 控制阀阀体；专用夹具设计；数控车程序设计 中图分类号T G 6 5 9 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 1 6 0 6 0 3 Fi x t u r e De s i g n a n d NC Pr o g r a m De s i g n f o r Co n t r o l Va l v e Bo d y W EI Pi n g l I ． YU Li a n d o n g 1 ． A n h u i T e c h i n i e al C o l l e g e o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t ri c a l E n g i n e e r i n g ，Wu h u A n h u i 2 4 1 0 0 0 ，C h i n a ； 2 ． H e f e i U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， He f e i A n h u i 2 3 0 0 0 9 ，C h i n a Ab s t r a c t I n t e g r a t e d p r o c e s s p l a n n i n g d e s i g n a n d fi x t u r e d e s i gn f o r n u me ri c a l c o n t r o l t u r n i n g c o n t r o l v a l v e b o d y w a s ma d e a n d mu l t i p r o c e s s e s c o u l d b e fi n i s h e d o n c e ．S o t r a d i t i o n al d ri l l i n g ，mi l h n g ，b o rin g a n d o t h e r d e c e n trali z e d p r o c e s s e s w e r e c h a n g e d ． At t h e s a n l e t i me ，c u t t i n g p r o c e s s w a s c o n t r o l l e d a n d c u t t i n g p a me t e r we r e r e a s o n a b l e ma t c h e d ．So the e ff i c i e n c y and a c c u r a c y a r e o b v i o u s l y i mp mv e d，l o s s i s r e d u c e d ．T h e o p t i mi z a t i o n o f p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y i s r e a l i z e d ． Ke y wo r d s NC t u rni n g ；Co n tr o l v alv e b ody ；D e s i gn o f s p e c i a l fi x t u r e ；NC p rog r a mmi n g 阀体是阀门主要部分，用于连接管道和实现流体 通路，并可安置阀内件 ，接触各种介质并承受流体压 力 ，应符合使用压力、温度 、冲蚀、腐蚀条件等各方 面要求 ，并根据工程实践、安装要求决定阀体形状、 结构和连接。阀体型式、材料是其两大要素。 阀体在过程控制中扮演重要角色，阀体直接与过 程流路相接，保障各种介质流通并承受流体压力及适 2 M 3 6 X l 5 2 ． 1 5 4 S 。 、 l通 _ 幸 尊 1 n 囊 叠 ， ● 2 ． 2 』 ． s f 一 ‘ s ／ _ - I ； I l ／ 7 I 4 -k o _ ． ； I 1 ； I l 2 ． 3 。 9 5 应工况要求，同时形状、结构和连接要满足用户需 求。正确选择阀体型式、合理设计阀体流路、经济使 用阀体材料是生产和定制控制阀的基本要求，探讨阀 体的加工工艺及工装设计以保证产品的合格率有至关 重要 的作用 。 1 零件的工艺分析 图 1为控制总阀阀体零件图。 4 - 2 2 ‘ 4 ns 。 ／ ／／ ／ ／ f 0 一 l I 善 n 苫 T 7 7 7 F ．．jL_ e 叶 l ％ L 5 4 s 4 ． 0 ． 5 4 5 ● f／ I ’ l 4 7 ． 5 一 _ I 9 5 图 1 阀体的零件图 收稿 日期 2 0 1 2 0 8 0 6 作者简介魏平 1 9 7 6 一 ，硕士，讲师，技师，主要从事机械设计及现场数控加工工艺与工装设计。Em a i l d w p 1 2 6 ． c o rno 第 l 6期 魏平 等控制总阀阀体的夹具设计及数控程序设计 6 1 为了保证产品质量 、提高劳动生产率、降低成 本、减少消耗 ，需采用良好的工艺技术。 1 车外 圆 3 4 ． 5 to n i 、孔 4 , 2 0 m m以及 8 8 m m的端面成形。 这一组加工表面包括车 4 , 8 8 l n l n的外圆平面，车削 3 4 ． 5 m m、深度为 3 5 m m的孔 ，在加工孔径为 0 m m、深度为5 m m的孔保时持表面粗糙度 ； 2 车 削 3 7 m m、, ／ , 3 8 m m等尺寸成形。这一组加工表面 包括 车削 3 7 m m、深度为 3 1 ． 5 m m 的孑 L ，车削 4 , 3 8 m m、深度 为 3 1 ． 5 m m 的 孔 以及 4 , 3 m m 的止 口 等 ； 3 螺纹 的加工，这一组加工表面包括 车 2 ． M 3 6 、4 ． Ml 6螺纹。 加工过程中，影响精度的因素很多。每种加工方 法在不同的切削条件下 ，所能达到的加工精度不同。 细进给、高速度 ，能得到较高的加工精度及表面粗糙 度 。 2工艺规程设计 制定工艺路线时，除了选择定位基准外 ，还应包 括选择各加工表面的加工方法、安排加工工序的先后 顺序、确定工序的集中及分散程度以及选择设备及工 艺装备等。制定工艺路线的出发点 ，应当是零件的几 何形状 、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理 的安排。尽量采用专用夹具，集 中工序来提高生产 率。该阀体零件的工序见表1 。 表 1 阀体 零件的工序表 3 专用夹具和数控程序设计 3 ． 1 圆柱心轴 夹具设计 夹具通过主轴锥度与机床主轴连接 ，它通过莫氏 锥柄直接安装在主轴锥孔中，并用拉杆拉紧。 3 ． 2 圆盘式车床 夹具 夹具通过过渡盘与机床主轴连接。零件是铸件， 上端面比较平整，无毛刺，加工端面 8 9和孔 6 6 0 ， 以零件上端面为定位基准，限制 5 个 自由度，分别是 轴的移动、l ， 轴 的移动和转动、z轴 的移动和转 动。加工 4 , 7 0等尺寸 ，再 以下端面 即 8 9的上端 面为定位基准，限制 5个 自由度，分别是 轴的 移动、l ， 轴的移动和转动、z轴的移动和转动。 加工 4 ． R e 3 ／ 8的内螺纹 ，以工件的上端面和下端 面为定位基准，限制 3个 自由度 ，分别是 轴 的转 动、y 轴的移动、z轴转动 ；还有一个防转销 ，限制 z轴的转动 ，总共限制 4个 自由度。该工件为不完全 定位 ，没有完全限制 6 个 自由度，但仍然能保证工件 加工要求的定位。夹具图装配图如图2所示，现场如 图3所示。 l{ ⋯一 } ⋯ 17n 图 2 夹具图装配图 图3 现场加工图 6 2 机床与液压 第 4 l 卷 3 ． 3 数控程序设计 本产品的 6 道工序中有 4道工序均在数控车床上 完成，可以在一次装夹中完成该4道工序的加工。 1 外轮廓程序设计 O0 1 01 CO O 9 7C - 9 9 s 4 0 0M0 3 T O1 0 1 F 0 ． 2 X3 2 ． 0Z 2 ． 0 G71 U2 ． 0 R0． 3 G 7 1 P 1 0 Q 2 0 U 0 ． 3 W0 ． 0 3 ； N1 0 G0 0 X1 2 ． 0 GOI Z 0； X2 4 ． 0 X2 6 ． 0ZI ． 0 X3 0 ． 0Z一2 5 ． 0 ’ N2 0X3 2 ． 0 G0 0 x6 0 ． 0 Z 5 0 ． 0 M0 0 X3 2 ． 0Z 2 ． 0S 6 0 0M0 3 G 7 0 P 1 0 Q 2 0 ； G0 O X6 0 ． 0 Z 5 0 ． 0 M0 5 M3 0 2 内孑 乙 程序设计 00 2 01； G0 0G9 7 G9 9S 4 0 0 M03 T 0 3 03 F 0 ．1 X1 0． 0Z 2 ． 0 1 U1 ． 0R 0． 3 G 7 1 P 3 0 Q 4 0 U 0 ． 2 W0 ． 0 3 ； N1 0G0 0 Xl 6． 0 G O1 Z 0 X1 3 ． 0Z一1 ． 5 Z 一2 2 ． 0 X1 2 ． 0Z一2 3 ． 0 Z 一2 8 N2 0X1 0 ． 0； Z 2 ． 0 G 0 0X6 0 ． 0 Z 5 0 ． 0 M0 0 X1 0． 0 Z2 ． 0S 5 0 0M0 3 G 7 o P 3 O Q 4 O ； Z2 ． 0 G 0 0X6 0 ． 0 Z 5 0 ． 0 M0 5 M3 0； 4 结束语 通过设计车床工装来完成四面四孔的数控车削。 由于传统的阀体加工工序分散 ，技术水平相对落后 ， 随着现代制造业的发展 ，人员素质的提高，企业越来 越要求工序集中，以降低物流和管理成本。通过设计 四工位的车床夹具，完成4次分度加工，保证加工精 度和效率，改变了传统的工艺管理方式，有效地节约 了成本及工时，为企业带来了良好的经济效益。 参考文献 【 1 】 李益民． 机械制造工艺设计简明手册[ M] ． 北京 机械工 业 出版社 ， 1 9 9 4 ． 【 2 】 李洪． 机械加工工艺手册[ M ] ． 北京 北京出版社， 1 9 9 0 ． 【 3 】 王绍俊． 机械制造工艺设计手册[ M ] ． 北京 机械工艺出 版社 ， 1 9 8 7 ． 【 4 】 孙丽媛． 机械制造工艺及专用夹具设计指导[ M] ． 北京 治金工艺出版社， 2 0 0 2 ． 【 5 】 刘守勇． 机械制造工艺与机床夹具 [ M] ． 2版． 北京 机 械工艺出版社， 2 0 0 5 ． 上接 第5 9页 5 结束语 采用柔性模块化夹具构建的经济型柔性制造系 统，可以将企业现有的加工设备高效地利用起来。由 于柔性模块化夹具的稳定并较小的二次定位误差，使 得加工过程 中的位置误差得 以保证 。这为增强 中、小 企业 的加工 能力找 到了一条捷径 ，也是其 日后要发展 的必由之路。 由于经济型数控机床和特种加工机床作为 目前制 造业工厂中最为常见的设备 ，其使用率也十分高，如 果没有经济型柔性制造系统，其生产过程中产生的二 次定位误差，必然会影响加工精度，这严重阻碍企业 的发展。目前，国家在鼓励自主创新的同时也提倡通 过改善旧设施产生 “ 新动力”的做法。 虽然 目前数控加工中心的崛起，给制造业带来了 一 片新的天地 ，但作为老牌生产设备来讲，经济型数 控机床和特种加工机床在企业中的占有率还很高。所 以，改善经济型数控机床和特种加工机床的加工性能 也成为了现今提高生产力方式的主流。 参考文献 【 1 】赵东福． 自 动化制造系统[ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 4 ． 【 2 】张根保． 自 动化制造系统 [ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 09． 【 3 】吴启迪． 柔性制造 自 动化的原理与实践[ M] ． 北京 清华 大学出版社 ， 1 9 9 7 ． 【 4 】 何健廉． 柔性装配系统的设计与实现[ M ] ． 北京 清华大 学出版社 ， 2 0 0 0 ． 【 5 】 刘延林． 柔性制造 自 动化概论[ M] ． 武汉 华中科技大学 出版社 ， 2 0 0 3 ． 【 6 】 徐社． 柔性制造系统原理与实践[ M] ． 北京 机械工业出 版社， 2 0 0 7 ． 【 7 】 S M T柔性定位夹具系统[ E B ／ O L ] ． h t t p ／ ／ w w w ． s m t t o o l i n g ． c o r n ／fi x t u r e ． a s p． 2 0 0 5 ． 2