阀体件加工工艺分析与一体多件装夹夹具设计

阀体件在汽车、航空、航天、船舶及工程机械等领域应用广泛，其结构、形状不规则，其加工工艺特点较复杂多变，涉及加工工艺装置面广，通常需要设计专用夹具。图1所示的阀体件是某汽车转向装置上的-种，该件为压铸铝合金件，工件需要加工的部位为底面 A及其面上的4个光孔 、2个圆柱销孔和2个螺纹孔，表面 B上的 4个光孔上的锪面，表面 C及其上的圆柱孔面和螺纹孔，工位 1和工位 2上的锪面及其圆柱孔。该件加工部位并不多，但如何有效地解决合理利用数控机床问题，并提高工件的生产效率和加工精度是其关键问题。

企业在加工该类阀体件时出现了以下问题：首先是图 1中底面 A与表面 B之间的厚度(高度)不- 致，即底面 A加工余量出现不均匀现象；其次，工件装夹是采用虎钳夹具，由于装夹调整时间长，致使工件加工效率低 ，同时阀体件上的工位 1和工位 2加工出现倾斜现象，致使工位 1和工位 2上孔中心线与阀体件表面 c上的大孔中心线不垂直；其三，企业的数控铣床和加工中心机床没有被合理地利用，造成工件加工使用设备量过大以及人员量多且劳动强度高等现象。

表面图 1 阀体件模型图2 阀体件加工工艺分析针对以上几个方面问题，从阀体件实际加工工艺安排着手，工艺安排如表 1所示。

表 1 阀体件实际加工工艺安排表收稿 日期：2012-11-10基金项 目：安徽省芜湖市科技局仓0新项目(芜科计 [2012]94)；安徽机电职业技术学院 自然科学项 目(2011061)作者简介：周元枝(1968-)，男，安徽庐江人，机械工程师，讲师，合肥工业大学在读硕士研究生，研究方向为数控加工技术及数控设备应用。

· 135·周元枝，等：阀体件加工工艺分析与-体多件装夹夹具设计3 -体多件装夹夹具设计工位 1和工位 2的定位方式都为1面2孔”定位，其中-面”为阀体件底面 A，限制工件 3个自由度；2孔”分别表示底面A上的2个销孔，限制3个自由度，2个销孔中-个销孔用短圆柱销定位，另-个销孔采用短菱形销定位。为了防止工件在1面 2孔”定位时依然出现工位 1和工位 2孔偏斜，设计的夹具不能是卧式安装工件。图6为卧式夹具安装工件时定位误差示意图。由于定位短圆柱销和菱形销与孔之间配合具有-定间隙，这种间隙会导致-个转角 0，从而影响工位 1和工位 2上孔的中心线与c面上大孔之间的垂直度。为此，阀体件在工位 1和工位 2装夹时应采用立式定位方式，这样即使配合有间隙，工件在重力作用下始终为短销和孔上表面接触(如图7所示)，但不会产生转角误差。

图6 卧式夹具定位误差示意图图 7 立式夹具定位误差示意图为了使阀体件能按照表 2所示的数控加工工艺方案执行，同时避免数控加工过程中更换夹具，数控夹具设计可采用 3种方法 J：-是设计多工位旋转夹具；二是设计多件装夹夹具；三是设计-体多件装夹夹具。本文采用第三种方法，将原加工工艺方案(表 1)中工序 10、工序 30和工序 4O的加工所设计的夹具归为-体，并均以气动夹紧方式进行快速夹紧，从而实现了表 2所设计的数控加工工艺方案，以满足-次多件装夹在加工中心机床上完成多道工序、工位的加工内容。

4 结 语从汽车用阀体工件的实际加工角度，分析了阀体件实际加工工艺方案所产生的问题♂合数控机床与夹具在实际生产中的应用，设计了工序集中的阀体工件数控加工工艺方案。针对阀体件不同工位孔的加工问题，分别比较卧式、立式夹具产生的定位误差 ，最终确定了1面2孔”定位的立式夹具设计方案。为满足数控机床加工工序集中的特点，根据数控夹具设计思想，设计了 1套-体多件装夹的气动夹具装置，从而很好地解决了企业加工问题和数控机床合理使用及数控夹具设计问题。