閥體的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、第一章 閥門的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平也在不斷的提高，家家戶戶都告別了原來的手壓井，用上了自來水。為了防止有人在停水時(shí)打開水龍頭而忘記了及時(shí)的關(guān)閉造成了水資源的浪費(fèi)。我們根據(jù)實(shí)際的需求為廣大人民群眾設(shè)計(jì)出了這樣一套很實(shí)用而且特別的水閥停水自動(dòng)關(guān)閉閥。這套設(shè)計(jì)不是很完美，但是真的很實(shí)用。二、停水自動(dòng)關(guān)閉閥門的創(chuàng)新與特色簡介 該停水自動(dòng)關(guān)閉水閥在原有的相關(guān)的水閥的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了它的結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)更加簡單，操作方便，便于安裝，更適合與大眾的使用要求。在該停水自動(dòng)關(guān)閉水閥中，運(yùn)用了回復(fù)桿，它可以更好的完成來水時(shí)必須手動(dòng)打開水閥的這一工作過程。三、設(shè)計(jì)方案的擬定在最近一個(gè)月的

2、時(shí)間里，我和本組的其他成員團(tuán)結(jié)合作，通過在圖書館及上網(wǎng)查閱相關(guān)資料和反復(fù)的討論，對設(shè)計(jì)創(chuàng)新的停水自動(dòng)關(guān)閉閥門進(jìn)行零件圖、裝配圖及立體圖的繪制，在老師的指導(dǎo)下對圖形及方案進(jìn)行了反復(fù)的修改，經(jīng)過十幾天的不懈努力，對創(chuàng)新的停水自動(dòng)關(guān)閉閥門設(shè)計(jì)出了兩套方案。下面結(jié)合圖形1-1和圖形1-2對兩套方案功能、原理、用途及其優(yōu)缺點(diǎn)方面進(jìn)行比較和分析：方案一：此方案結(jié)構(gòu)簡單、便于操作、安裝放置方便，如圖1-1所示。該水閥由閥體（1）、閥芯（2）、閥蓋（3）、回復(fù)彈簧（5）、回復(fù)桿（6）等零件構(gòu)成。當(dāng)無水時(shí)，閥芯靠自身的重力下落到如圖1-1所示的位置擋住進(jìn)水口，使得水閥處于關(guān)閉狀態(tài)，回復(fù)彈簧恢復(fù)到原始位置，回復(fù)桿

3、擋在閥芯上方，阻止閥芯在來水時(shí)向上運(yùn)動(dòng)，達(dá)到來水時(shí)水閥不會(huì)自動(dòng)打開的效果。當(dāng)來水正常用水時(shí)，將回復(fù)桿向外拔出，通過水的壓力及水的浮力使閥芯向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)水口打開，使得水閥處于正常流通狀態(tài)。圖1-1 設(shè)計(jì)方案一圖方案二：此方案結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，由閥體（1）、閥芯（2）、閥蓋（3）壓簧（4）、閥桿（5）、手柄（6）等零件構(gòu)成。該裝置如圖1-2所示位置放置，當(dāng)無水時(shí)，靠壓簧（4）的壓力把閥芯壓到如圖所示位置，使得水閥處于關(guān)閉狀態(tài)；在有水情況下用戶要用水時(shí)，拉動(dòng)手柄 （6）由于水的最小壓力大于壓簧的壓力，閥芯處于進(jìn)水口右端位置，進(jìn)水口和出水口均處于打開狀態(tài)，使得閥處于正常流通狀態(tài)。此方案的缺點(diǎn)：（1）

4、安裝時(shí)擺放位置單一，不便于安裝；（2）密封不易保證；由于如圖1-2所示位置閥芯與閥體之間的配合屬于間隙配合，當(dāng)正常用水時(shí)，進(jìn)水口出的水有可能會(huì)進(jìn)入右腔中。 圖1-2 設(shè)計(jì)方案二圖通過以上兩種方案的比較與分析，方案二結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制造，但是此方案在安裝時(shí)擺放位置單一，閥體與閥芯之間既要保證良好的間隙配合又要保證其密封性，在加工時(shí)較難實(shí)現(xiàn)。方案一雖然在結(jié)構(gòu)上較方案二復(fù)雜，但是在安裝時(shí)擺放位置較為靈活，其加工制造較方案二容易實(shí)現(xiàn)，密封性也較易保證。因此，從加工制造及實(shí)際使用方面考慮，選擇方案一較為合適。四、機(jī)構(gòu)與動(dòng)作方案的設(shè)計(jì)、計(jì)算與分析1、 機(jī)構(gòu)與動(dòng)作方案的設(shè)計(jì)（1）、有水但水閥不打開：圖1-

5、3圖1-3如上圖1-3所示，當(dāng)停水又來水時(shí)，由于暫時(shí)不用水，所以水閥處于關(guān)閉狀態(tài)。回復(fù)桿擋住閥芯，阻礙閥芯向上運(yùn)動(dòng)，使得水閥仍然處于關(guān)閉狀態(tài)。（2）有水并打開水閥：圖1-4如上圖1-4所示，在用水時(shí)，手動(dòng)將回復(fù)桿向外拔出，由于水向上的壓力與浮力的作用，使得閥芯向上運(yùn)動(dòng)到如圖位置，當(dāng)水壓在臨界水壓的范圍之內(nèi)時(shí)，閥芯將始終保持在如圖位置，使得水道一直保持暢通，從而達(dá)到水閥一直開啟的狀態(tài)。3.停水時(shí)：圖1-5如上圖1-5所示，當(dāng)停水時(shí)，由于閥芯受到自身重力的作用會(huì)向下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到回復(fù)桿的位置時(shí)，回復(fù)桿受到閥芯分力的作用會(huì)向左運(yùn)動(dòng)，而閥芯繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)閥芯運(yùn)動(dòng)到底部時(shí)，正好離開回復(fù)桿，而回復(fù)桿由于受

6、到回復(fù)彈簧向右的恢復(fù)力又向右運(yùn)動(dòng)到原來的初始位置，回復(fù)桿的下方為水平的，從而擋住閥芯，使得閥芯即使在來水時(shí)也因回復(fù)桿的阻礙不能向上運(yùn)動(dòng)。從而達(dá)到停水時(shí)水閥自動(dòng)關(guān)閉，而在來水時(shí)必須要手動(dòng)打開。2、 機(jī)構(gòu)與動(dòng)作方案的計(jì)算、說明與分析選擇閥芯的材料為電木，材料的密度為1.52.0g/ cm3，在這里選取電木的密度為=1.6 g/。在這里初定進(jìn)水管的最低水壓為P=1.5。本設(shè)計(jì)為停水自動(dòng)關(guān)閉水閥裝置，在前面已經(jīng)介紹過，現(xiàn)在就其三種狀態(tài)進(jìn)行以下分析、說明與計(jì)算:（1）、有水情況下，需要用水時(shí)，手動(dòng)拉動(dòng)回復(fù)桿，打開水閥如下圖2-1所示，此時(shí)，閥芯的受力分析圖為 G 圖2-1 水的作用面積為：S=x水的壓力

7、 = =2.7 閥桿的重量為：G=有上面的計(jì)算可知：所以當(dāng)手動(dòng)打開其水閥利用水的壓力可實(shí)現(xiàn)水閥處于開啟狀態(tài)，當(dāng)水閥處于臨界狀態(tài)時(shí)，其最小水壓為。閥芯在水中受到的浮力為： 由于：得：又因：=S=0.013所以，由以上計(jì)算可知，當(dāng)手動(dòng)打開時(shí)，其水壓最小為0.013才可是水閥保持開啟狀態(tài)。故其水閥的適用壓力為0.0131.5。（2）停水后水閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉狀態(tài)如圖2-2所示：圖2-2此時(shí)，其受力分析圖為 G 由上部計(jì)算知：G= 比較得：所以，當(dāng)自動(dòng)停水后，閥門可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)水閥自動(dòng)關(guān)閉后，復(fù)位桿復(fù)位，防止在下次來水時(shí)水閥自動(dòng)打開。（3）在有水狀態(tài)下手動(dòng)關(guān)閉水閥此時(shí)，手動(dòng)下壓閥桿，使水閥關(guān)閉，回復(fù)桿

8、復(fù)位，如需打開，可手動(dòng)拔出回復(fù)桿打開水閥即可：（4）、回復(fù)桿端部角度的設(shè)計(jì)與計(jì)算如下圖所示：圖2-3選取回復(fù)桿上的回復(fù)彈簧的彈性系數(shù)為：由受力分析圖可知：由于要保證實(shí)現(xiàn)水閥自動(dòng)關(guān)閉的功能，故： 得，在這里選取值為。第二章 閥門各零件的工藝設(shè)計(jì)及加工一、閥體的零件分析1、 閥體的作用閥體是閥的一個(gè)主要零件，它是閥的主體部分。本閥為液壓閥，在閥體內(nèi)，閥芯做上下移動(dòng)使閥處于打開或關(guān)閉狀態(tài)。閥體上20和32的內(nèi)孔上均有螺紋，20孔上的螺紋用以連接四分管，32的內(nèi)孔上的螺紋用以固定端蓋。6的孔用以安裝回復(fù)桿，在32的內(nèi)空中放置閥芯，由閥芯控制進(jìn)水口的接通與關(guān)閉。2、閥體零件的工藝分析選取閥體的材料為45

9、鋼，由于制作的條件的限制，本設(shè)計(jì)用焊接的方法來加工此零件。圖3-1如上圖3-1所示：該法閥體零件的主要加工面有32H7孔，2個(gè)20H7孔，一個(gè)6H7孔，40上表面。40的上表面的平面度為0.05，影響閥體與閥蓋的接觸及密度。32的孔內(nèi)表面影響閥芯在閥體中移動(dòng)時(shí)的摩擦力和密封性。6的孔內(nèi)表面影響到回復(fù)桿在使用時(shí)的摩擦力和密封性，6孔德垂直度影響到回復(fù)桿在祖師閥芯向上運(yùn)動(dòng)的作用力。兩個(gè)20的孔影響進(jìn)水口與四分管螺紋連接的密封性。經(jīng)過參考文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝手冊中有關(guān)面和孔的加工經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床性能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性是可行的。3、零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（1）、基面的選

10、擇基面選擇是工藝規(guī)程過程中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。則，在加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者會(huì)造成零件大批量報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。粗基準(zhǔn)的選擇：選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇第一道加工工序的定位基準(zhǔn)，以便于后續(xù)的工序提供精基準(zhǔn)?，F(xiàn)在選取下方的內(nèi)孔和的下表面為粗基準(zhǔn)。在銑床上用帶有子口的三爪卡盤夾住工件，消除工件的六個(gè)自由度，達(dá)到完全定位。精基準(zhǔn)的選擇：主要考慮基準(zhǔn)重合原則，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)應(yīng)進(jìn)行尺寸換算。現(xiàn)在選取的中心線為精基準(zhǔn)。（2）、制作工藝路線制作工藝路線的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是以使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保

11、證。因此，可以考慮采用鉆床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，除此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以使生產(chǎn)成本盡量下降。（3）、工藝路線方案工序0 粗車40外圓；工序05 粗車26外圓；工序10 粗車40上端面；工序15 半精車40外圓；工序20 鉆、擴(kuò)、粗鉸32孔；工序25 鉆、擴(kuò)、粗鉸20孔；工序30 鉆、擴(kuò)、粗鉸20孔；工序35 鉆6的孔；工序40 車40的外螺紋； 工序45 檢查入庫。（4）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定根據(jù)資料分別確定各個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸；外圓表面；此外圓表面為IT8級(jí)精度，參照機(jī)械加工工藝手冊確定各工序尺寸及加工余量，如下表1-1所

12、示。表1-1 各工序余量和工序尺寸及公差工序名稱工序余量工序基本尺寸工序尺寸公差工序尺寸及公差半精車外圓2 40 +0.1 粗 車3 42 +0.3 毛 坯5 45 +0.7 外表面；參照機(jī)械加工工藝手冊確定各工序尺寸及加工余量，如下表1-2所示。表1-2 各工序余量和工序尺寸及公差工序名稱工序余量工序基本尺寸工序尺寸公差工序尺寸及公差半精車外圓1.4 26 +0.1 粗 車2.6 27.4 +0.3 毛 坯3 30 +1 的孔：參照機(jī)械加工工藝手冊確定各工序尺寸及加工余量，如下表1-3所示表1-3 各工序余量和工序尺寸及公差工序名稱工序余量工序基本尺寸工序尺寸公差工序尺寸及公差鉸 孔0.2

13、20 +0.045 擴(kuò) 孔0.9 19.8 +0.1 鉆 孔9 18 +0.6 毛 坯10的孔：參照機(jī)械加工工藝手冊確定各工序尺寸及加工余量，如下表1-4所示。表1-4 各工序余量和工序尺寸及公差工序名稱工序余量工序基本尺寸工序尺寸公差工序尺寸及公差鉸 孔0.230 +0.045 擴(kuò) 孔0.9 29.8 +0.1 鉆 孔9 28 +0.6 毛 坯10加工余量計(jì)算如表1-5。表1-5 加工余量和加工公差 工序尺寸及公差毛 坯粗 車半精車加工前尺寸最 大45.542.1最 小44.841.8加工后尺寸最 大45.542.140最 小44.841.83939加工余量 53 2 加工公差0.70.3

14、0.1二、閥芯的零件分析1、 閥芯的作用閥芯位于閥體內(nèi)部，在該停水自動(dòng)關(guān)閉閥門中，閥芯用以在停水時(shí)靠自身重力向下運(yùn)動(dòng)到閥體底部，堵住進(jìn)水口，起到關(guān)閉水閥的作用。2、 零件的工藝分析圖3-2如上圖3-2所示，閥芯的材料為電木，該材料為塑料，有較好的脆性，耐高溫，具有良好的機(jī)械加工性能。閥芯零件上的主要加工面為下表面A，外圓周面B，閥芯上表面C，閥桿外圓周面D，連桿上表面E和閥芯下方倒角斜面F。外圓周面B的精度直接影響閥芯與閥體的配合及發(fā)信在閥體內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力大小及密封性。因此，要求圓周面B的加工精度較高，在這里選取IT8級(jí)精度。同軸度為0.04，余下表面的垂直度為0.1。因此，在加工時(shí)，最

15、好能在一次裝夾下降A(chǔ)、B、F三個(gè)面加工出來。3、 閥芯毛坯的確定 根據(jù)零件的使用要求確定零件的材料為電木，零件的最大直徑為32，總長度為113mm。所以選毛坯為長120mm，直徑36mm的棒料。各加工表面的余量如表1-6表1-6 各加工表面總余量加工表面基本尺寸（mm）加工余量（mm）A面1134B面324D面630E面1133F面4、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（1）、定位基準(zhǔn)的選擇選取毛坯的一個(gè)端面為粗基準(zhǔn)，先車端面，確定A面，以A面為基準(zhǔn)在進(jìn)行B面的加工，確定A 面到C面的距離，倒角。將工件翻轉(zhuǎn)，在確定D圓周面的長度及加工，最后確定D面及倒圓角。（2）、制定工藝路線根據(jù)各表面的加工要求和各種加工方法能

16、達(dá)到的經(jīng)濟(jì)基準(zhǔn)，確定各表面的加工方法如下：A面：粗車；B面：粗車精車；C面：粗車；D面：粗車；E：粗車；F面：粗車。因B面的精度要求較高，所以B面應(yīng)在地一次裝夾下完成加工，以確保其加工精度。工藝路線如下：工序號(hào) 工序內(nèi)容工序05 粗車端面A；工序10 粗車外圓周面至33；工序15 精車外圓周面B至32f6；工序20 確定C面，粗車外圓周面D，重復(fù)進(jìn)行，直至達(dá)到為止，A面到C面距離為32mm；工序25 粗車端面E。（3）/選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具加工機(jī)床的選擇：由于閥芯零件為回轉(zhuǎn)體零件，并且其結(jié)構(gòu)比較簡單，加工精度為IT8級(jí)，用普通車床就能達(dá)到預(yù)期的加工精度。結(jié)合現(xiàn)有加工設(shè)備，選CA6140車

17、床。加工刀具的選擇：零件材料為電木，材料本身為塑料，脆性較好，耐高溫，所以較易加工，所以選高速鋼車刀為加工刀具。家具的選擇：由于零件結(jié)構(gòu)為回轉(zhuǎn)體，所以用車床上自帶三爪定心卡盤來夾持工件。量具的選擇：IT8級(jí)加工精度，在測量時(shí)用游標(biāo)卡尺即可。結(jié)論 通過兩個(gè)多月畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，我學(xué)到了許多書本上無法學(xué)到的東西，這不亞于一次社會(huì)實(shí)踐。在此期間我與同學(xué)們相互討論，使我理解了協(xié)同的重要性，我們都毫不保留的談?wù)撟约旱囊娊?，無形中我發(fā)現(xiàn)我們都得到了很大的提高。不再像以前那樣不顧實(shí)際的對一些數(shù)據(jù)和要求進(jìn)行胡亂的猜測;不再像以前那樣遇到一些問題而不知所措了。 在設(shè)計(jì)過程中，我抱著絕不用一個(gè)模棱兩可的數(shù)據(jù)，不斷翻

18、閱資料，反復(fù)修改，爭取是設(shè)計(jì)更加完善，事自己有更加深入的提高。 在停水自動(dòng)關(guān)閉閥門的設(shè)計(jì)中，由于該閥門是一個(gè)部件，設(shè)計(jì)的主要部分就是閥門各個(gè)零件之間的裝配關(guān)系的設(shè)計(jì)。而裝配是整個(gè)整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品制造過程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，對該部件的質(zhì)量影響很大。提到裝配，難免會(huì)對裝配精度進(jìn)行反復(fù)分析，它包括工作面之間的平行度、垂直度、同軸度、間隙、過盈、運(yùn)動(dòng)軌跡及速度的穩(wěn)定性等。這里沒一個(gè)精度要求都是通過反復(fù)查閱資料，反復(fù)論證分析所得到的最合理的結(jié)果。致謝經(jīng)過近一個(gè)月的的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)?？粕漠厴I(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師肖淼鑫老師。肖老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是肖老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩肖老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次要感謝我的同學(xué)對我無私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計(jì)，我要感謝我的母校新鄉(xiāng)學(xué)院，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師