閥體的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、第一章 閥門(mén)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(hù)戶(hù)都告別了原來(lái)的手壓井，用上了自來(lái)水。為了防止有人在停水時(shí)打開(kāi)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(mén)的創(chuàng)新與特色簡(jiǎn)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(jiǎn)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(lái)水時(shí)必須手動(dòng)打開(kāi)水閥的這一工作過(guò)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(guò)在圖書(shū)館及上網(wǎng)查閱相關(guān)資料和反復(fù)的討論，對(duì)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的停水自動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)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(duì)圖形及方案進(jìn)行了反復(fù)的修改，經(jīng)過(guò)十幾天的不懈努力，對(duì)創(chuàng)新的停水自動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)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(duì)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(jiǎn)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(wú)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(lái)水時(shí)向上運(yùn)動(dòng)，達(dá)到來(lái)水時(shí)水閥不會(huì)自動(dòng)打開(kāi)的效果。當(dāng)來(lái)水正常用水時(shí)，將回復(fù)桿向外拔出，通過(guò)水的壓力及水的浮力使閥芯向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)水口打開(kāi)，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(jiǎn)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(wú)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(hù)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(kāi)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(guò)以上兩種方案的比較與分析，方案二結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(kāi)：圖1-

5、3圖1-3如上圖1-3所示，當(dāng)停水又來(lái)水時(shí)，由于暫時(shí)不用水，所以水閥處于關(guān)閉狀態(tài)?；貜?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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(lái)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(lái)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(lái)水時(shí)必須要手動(dòng)打開(kāi)。2、 機(jī)構(gòu)與動(dòng)作方案的計(jì)算、說(shuō)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(guò)，現(xiàn)在就其三種狀態(tài)進(jìn)行以下分析、說(shuō)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(kāi)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(kāi)其水閥利用水的壓力可實(shí)現(xiàn)水閥處于開(kāi)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(kāi)時(shí)，其水壓最小為0.013才可是水閥保持開(kāi)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(mén)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(lái)水時(shí)水閥自動(dòng)打開(kāi)。（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(kāi)，可手動(dòng)拔出回復(fù)桿打開(kāi)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(mén)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(kāi)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(lái)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(guò)參考文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝手冊(cè)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(guò)程中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，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(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者會(huì)造成零件大批量報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)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(pán)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?，F(xiàn)在選取的中心線(xiàn)為精基準(zhǔn)。（2）、制作工藝路線(xiàn)制作工藝路線(xiàn)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(zhuān)用夾具，并盡量使工序集中來(lái)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(xiàn)方案工序0 粗車(chē)40外圓；工序05 粗車(chē)26外圓；工序10 粗車(chē)40上端面；工序15 半精車(chē)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(chē)40的外螺紋； 工序45 檢查入庫(kù)。（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(cè)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(chēng)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(chē)外圓2 40 +0.1 粗 車(chē)3 42 +0.3 毛 坯5 45 +0.7 外表面；參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)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(chēng)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(chē)外圓1.4 26 +0.1 粗 車(chē)2.6 27.4 +0.3 毛 坯3 30 +1 的孔：參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)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(chēng)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(cè)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(chēng)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(chē)半精車(chē)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(mén)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(lái)。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(zhǎng)度為113mm。所以選毛坯為長(zhǎng)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(chē)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(zhǎng)度及加工，最后確定D面及倒圓角。（2）、制定工藝路線(xiàn)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(chē)；B面：粗車(chē)精車(chē)；C面：粗車(chē)；D面：粗車(chē)；E：粗車(chē)；F面：粗車(chē)。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(xiàn)如下：工序號(hào) 工序內(nèi)容工序05 粗車(chē)端面A；工序10 粗車(chē)外圓周面至33；工序15 精車(chē)外圓周面B至32f6；工序20 確定C面，粗車(chē)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(chē)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(jiǎn)單，加工精度為IT8級(jí)，用普通車(chē)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(chē)

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(chē)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(chē)床上自帶三爪定心卡盤(pán)來(lái)夾持工件。量具的選擇：IT8級(jí)加工精度，在測(cè)量時(shí)用游標(biāo)卡尺即可。結(jié)論 通過(guò)兩個(gè)多月畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，我學(xué)到了許多書(shū)本上無(wú)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?jiàn)解，無(wú)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(duì)一些數(shù)據(jù)和要求進(jìn)行胡亂的猜測(cè);不再像以前那樣遇到一些問(wèn)題而不知所措了。 在設(shè)計(jì)過(guò)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(zhēng)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(mén)的設(shè)計(jì)中，由于該閥門(mén)是一個(gè)部件，設(shè)計(jì)的主要部分就是閥門(mén)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(guò)程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)該部件的質(zhì)量影響很大。提到裝配，難免會(huì)對(duì)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(guò)盈、運(yùn)動(dòng)軌跡及速度的穩(wěn)定性等。這里沒(méi)一個(gè)精度要求都是通過(guò)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(guò)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)專(zhuān)科生的畢業(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(méi)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(guò)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(zhuān)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(duì)我無(wú)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(guò)課的每一位老師