节流阀侧法兰加工工艺与夹具设计

引言

节流阀在管道系统中起控制流体流量的作用。目前国内通用的节流阀的加工多采用两端V型块定位式简易夹具,对两头外圆的公差要求极高,稳定性不理想:加工不同型号的节流阀可能需要更换V型块,通用性极差。本文对产品的加工难度进行分析,在保证产品精度、加工效率的前提下进行加工设备的选择及工艺路线的确定,并设计出满足要求的夹具。

1节流阀结构分析

节流阀主要加工侧法兰如图1所示,图纸中标有不加工符号处为锻造表面,形状不规则。两法兰分别需要连接管道,所以必须保证型位公差和尺寸公差。加工图纸)图1)要求A、B面保证垂直,孔口)I放大图)部分起密封作用,必须满足尺寸要求与表面光洁度要求。

2选择加工设备

本公司现有加工设备只有铣削设备与车削设备适合加工节流阀侧法兰,下面对两种设备进行分析,并结合产品结构特点确定加工设备。

2.1铣削设备

铣削加工以刀具的旋转运动为主运动,工作台移动作为进给运动。铣削加工节流阀不需要复杂的辅助夹具,只要把产品固定在工作台上 ,校正方向就可以加工 ,如图1所示。节流阀加工面涉及端面、斜面、内孔、外圆槽 ,所需刀具较多 。铣削加工的刀具轨迹是相对于加工形状形成的一个螺旋轨迹,走刀时间过长,影响工序效率。并且铣削是断续加工的,很难保证表面粗糙度要求。

2.2车削设备

车削加工以主轴旋转运动作为主运动,刀具的移动作为进给运动。车削加工时,工件绕机床主轴固定轴线旋转,各加工面具有统一 的中心回转线 ,所以易于保证各加工面之间的同轴度要求。车削刀具轨迹是直线连续切削 ,过程相对比较平稳 ,在合理的转速和进给参数下很容易保证加工面的粗糙度要求 。而且车削加工对刀具的要求不高 ,根据图1所示节流阀结构只需普通外圆车刀、内孔锽刀便可加工。车削设备加工回转类 产品时 ,是所有设备中切削速度较快的 ,更容易提高工序效率。

综上所述 ,车削加工更加符合本产品要求 , 既能保证精度又能保证效率 。 由于节流阀的外形复杂 ,普通三爪无法夹持 ,所以需要根据工艺路线设计夹具来完成装夹。

3 工艺路线制定

安装夹具 ,调整中心距为(133.35士0.06)mm ,孔小(101.6士0.05)mm定位 ,压紧端面。车端面及外圆 ,保证端面到定位中心的尺寸为(223.77士0. 1)mm ,外圆为小(152.4士0.08)mm 。车外圆槽 ,保证槽底直径为小(127 .0士0 . 1)mm , 保证尺寸 (12 .7士0 . 13)mm(用3/16"球规检测 ,保证尺寸 (23.58±0. 1)mm) 。锽孔 ,保证孔径为小(50 .8±0 . 12)mm , 深(101 .6±0.2)mm ,保证206斜面尺寸小(101 .6±0 .05)mm(用3/8"球规检测 , 保证尺寸小(97.52±0.05)mm ,每件尺寸必须检测) 。

4 工装夹具的设计

4. 1 夹具设计思路

两法兰内孔轴线有位置度要求 ,A面和侧法兰轴线有距离要求 ,最好通过A端面内孔定位 ,采用直角铁转换位置的思路 , 既能控制中心距又能实现简易装夹。角铁采用可活动连接,通用性强。夹具上螺杆配合压板压紧 ,多点辅助固定 ,增加夹具的稳定性 。夹具上增加配重块 ,保证装夹产品后的静平衡 ,这样才能保证图纸尺寸要求。

4.2 夹具结构

如图2所示 ,该夹具包括底盘、支撑角铁、定位块、拉杆、压 紧块、压板、弓形夹和配重块 。其中 ,底盘与车床主轴直接连接 ,使得零件缩短悬伸 ,重力更接近主轴 , 以避免切削力对主轴产生共振现象 ,影响表面粗糙度和尺寸精度。支撑角铁底平面与底盘连接 ,能调节中心距与增加稳定性 ,定位块通过孔轴间隙配合 ,螺钉锁紧在角铁上 。两个拉杆一头连接角铁 ,一端连接在底盘上 ,夹具旋转中能更好地稳定支撑角铁。两个弓形夹两端螺钉顶紧产品脖子 ,加工中能减少震动 ,确保表面粗糙度。产品装夹在夹具上会产生一边偏重现象 ,所以在夹具偏轻一端设置配重块 ,保证夹具的静平衡 ,解决旋转后由于偏重产生旋转离心力、增加跳动、难以保证加工精度的问题。

4.3 夹具的优点

(1)通过位置转换实现不规则外形产品的简易装夹。

(2)可以通过锯齿微调和更换定位块变化中心距 ,实现通

用性 。

(3)方便装夹 ,易保证精度 ,提高了加工效率 , 降低了成本。

(4)直接与主轴连接 ,工件离主轴近 ,配重块调节静平衡 ,旋转过程中减少甩动 ,更有效保护主轴精度。

4.4 夹具的使用

夹具底盘与车床主轴链接 ,调节支撑角铁上定位块定位端面到车床旋转中心的距离与图纸A面到侧法兰轴线的距离一致二产品A端内孔套在定位块中 ,角铁两侧穿螺杆 ,使用压板压紧螺纹端面二上下两个弓形夹上螺钉辅助固定 ,产品装夹完毕。

5 夹具的验证

我们挑选前五件产品进行质量检测 ,主要检测A面到侧法兰轴线中心距、两法兰端面垂直度、两法兰轴线的位置度、孔口尺寸和表面粗糙度 ,验证夹具的稳定性和重复定位性 。从表1数据可以看出 ,各检测数据都满足图纸尺寸要求 ,所以夹具的稳定性和重复定位性合格。

6 结语

本夹具的设计 ,成功解决了在车床上加工节流阀难夹持、旋转偏重、精度要求高等问题 。此夹具还有中心距可调功能 ,可加工同类型不同尺寸的产品 ,具有较强的通用性。实例检验数据分析证明 ,此夹具设计合理 ,具有良好的安全性、稳定性、重复定位性 ,能够满足产品的大批量生产 ,大大节省了装夹时间 ,有效加快了生产进度。