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1、 毕毕 业业 设设 计计 矿用防爆电器壳体的设计与加工 学生姓名学生姓名： 学学 系系 部：部： 机械工程系 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化 指导教师：指导教师： 二零一五年六月 诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的 指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参 考文献中列出。 本人签名： 年 月 日 毕业设计任务书 设计题目： 矿用防爆电器壳体的设计与加工 系部： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 学生： 指导教师（含职称）： 1课题意义及目标 在煤矿井下有瓦斯环境中的动力设备,如电动机、开关和控制设备等,由于火 花或其他事故会引起
2、瓦斯爆炸,为了防止这种危险,需将设备制成有隔爆结构的特 制外壳,使其具有耐爆性和不传爆性。 2主要任务 1.了解防爆盒的结构设计原理，并经计算设计合理结构 2.了解防爆盒的加工工艺 3.绘制零件图和装配图，并建三维模型 3主要参考资料 1 巩利萍, 宋志安. 隔爆电气设备外壳的设计与有限元分析D, 山东科技大 学,2009. 2王先逵. 机械制造工艺学M. 北京：清华大学出版社，1989. 3濮良贵，纪名刚. 机械设计M. 8 版. 北京：高等教育出版社，2006. 4进度安排 设计各阶段名称起 止 日 期 1查阅文献，了解研究目的意义，完成开题报 告 2014.12.01 至 2014.12
3、.30 2广泛阅读相关文献，制定实验方案2015.01.01 至 2015.03.10 3了解壳体结构原理及加工方法，完成中期检 查 2015.03.11 至 2015.04.30 4对壳体进行优化设计2014.05.01 至 2014.05.15 5撰写毕业论文，准备答辩2014.05.16 至 2014.06.10 审核人审核人： 年 月 I 矿用防爆电器壳体的设计与加工 摘要：本论文对山西阳光三极科技有限公司开发的产品 GDY 矿用防爆壳进行结 构设计研究和工艺设计研究。 结合煤矿防爆电气设备要求及材料的性能和价格选择制造防爆壳的材料； 通过查询资料选择壳体形状；根据煤矿的要求设计壳体的
4、总体尺寸，由已有的 公式并查询机械设计手册确定壳体板厚；通过计算箱体螺栓受到的总拉力 和各规格螺栓的许用拉力及布置的方式确定出使用螺栓规格及数量；由已有的 公式并查询机械设计手册和 GB3836.2-2010 确定法兰及法兰盖的厚度。 本论文对法兰盖与大过套进行了工艺设计。通过对零件的工艺分析，选择 合适的毛坯，确定加工方法及工艺路线，查手册确定加工余量等数据，最后通 过计算及查手册确定各工序的切削用量。 关键词：防爆电器壳体，壳体尺寸，加工工艺 II Design and processing of mine explosion-proof electrical appliances she
5、ll Abstract:This thesis approaches the structure and process planning design of the product GDY mineral explosion proof shell developed by Shanxi Yangguang Sanji science and technology Technology Co., Ltd Combined with the performance and price of the mineral explosion-proof and the requirement of e
6、lectrical equipment to complete materials selection for explosion- proof shell; by querying the data to select the shell shape; according to the requirements of the explosion proof shell to design overall size, using the existing formula and querying “mechanical design manual“ to determine the shell
7、 plate thickness; by calculating the total force of the body bolts and the allowable tension and layout for specification bolts to determine bolts sizes and numbers; by using the existing formula and querying “mechanical design manual“ and GB3836.2-2010 to determine the thickness of the flange and t
8、he flange cover. This thesis carries out the process design of the flange cover and grand Guotao. Through the process analysis for spareparts, selects the appropriate blank, the processing methods and processing route can be determined, check the manual to determine the machining allowance and other
9、 data. Finally, with the calculation and checking the manual to determine the cutting dosage for every processes. Keywords: explosion-proof electrical appliances shell,Housing size,Processing Technology III 目目 录录 1 绪论.1 1.1 课题的提出1 1.2 国内外防爆电器发展现状1 2 矿用隔爆电器设备壳体隔爆要求4 2.1 防爆原理4 2.2 防爆外壳的作用5 2.2.1 耐爆性.5
10、 2.2.2 隔爆性.5 3 壳体的设计7 3.1 材料的选择7 3.2 外壳形状的选择7 3.3 壳体壁板的设计8 3.4 螺栓的设计9 3.5 法兰的设计10 4 法兰盖的工艺设计14 4.1 零件分析14 4.1.1 零件的作用.14 4.1.2 零件的工艺分析.14 4.2 工艺规程设计14 4.2.1 确定毛坯的制造形式.14 4.2.2 基面的选择.14 4.2.3 零件表面加工方法的选择.14 4.2.4 制定工艺路线.15 4.2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.15 4.2.6 确定切削用量及基本工时.16 5 大过套工艺设计20 5.1 零件的分析.20 5.1
11、.1 零件的作用.20 5.1.2 零件的工艺分析.20 IV 5.2 工艺规程设计20 5.2.1 确定毛坯的制造形式.20 5.2.2 基面的选择.20 5.2.3 零件表面加工方法的选择.21 5.2.4 制定工艺路线.21 5.2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.21 5.2.6 确定切削用量及基本工时.23 6 结论与展望30 6.1 主要结论30 6.2 工作展望30 参考文献31 致谢32 附表33 太原工业学院毕业设计 1 1 绪论绪论 1.1 课题的提出课题的提出 矿井下存在了瓦斯爆炸和煤尘爆炸的危险，当瓦斯在空气中的浓度达到 516之间，遇到火源或温度过高，就可
12、能引起瓦斯的爆炸。煤矿下工作着数目 巨大的电气设备，如电动机、开关等，在这些电气设备工作中，可能产生电火花或 电弧。这些电火花和电弧都属于强电火源，遇着煤尘或瓦斯就有可能发生严重的煤 矿瓦斯或煤矿烟尘爆炸，造成人员伤亡和国家财产的损失。为了克服煤矿瓦斯和煤 矿烟尘爆炸的危险，保证煤矿场所的人身、财产安全，就将这些电器的外壳做成有 隔爆功能的特制外壳，使其拥有耐爆性和不传爆性，人们称这样的外壳叫隔爆外壳 或防爆壳。 防爆型产品需要进行防爆试验，检查产品防爆性能是否达到要求，设计的壳体必 须保证具有一定强度和刚度。对此，GB3836 做出了明确规定，但设计者常采用类比 法或经验设计和计算，常忽略一
13、些问题，导致图纸不合格或在试验时发生产品不合 格，常常需增加壳体刚度或强度不足的部分，然后再通过试验检查设计是否达到要 求。这样造成的大量人力和物力的浪费，为了确保防爆设备的设计科学、合理及经 济，在此对防爆壳主箱体各部分的厚度，螺栓的分布进行了设计与计算，并对防爆 壳零件工艺进行了分析与设计。 1.2 国内外防爆电器发展现状国内外防爆电器发展现状 从发现煤矿开始，煤矿产业一直在经济中占有者重要的地位。然后由于技术的 落后，煤矿爆炸事故频发，工人们都是拿血拿命来挖矿，对人力物力造成了巨大的 损失，破坏的难以计数的家庭，在社会上造成了恶劣的影响。 为了防止煤矿爆炸事故的频频发生，在 20 世纪初
14、，由英国和德国率先开始了对 防爆电器设备技术的研究。防爆电气设备的研究首先开始在电器设备的耐压防爆外 壳方面，德国首先在 1926 年制定了 BS229 标准，随后在 1933 年德国又制定了 VDE0171 标准和 IEC 国际电工委员会为防爆技术设立的 TC31 技术委员会，也被称 为“Flame-proof enclosure”，但是由于发展的落后 TC31 审议检查的对象也只限于 太原工业学院毕业设计 2 电器设备的耐压防爆外壳方面。随后，由于生产力的提高，造成煤矿下危险的场所 越来越多，然而同时电气技术也得到了发展提高，英国和德国率先研究出了煤矿电 气设备的其他防爆形式，例如：本质安
15、全型，增安型等防爆外壳。其他国家也相继 开始研究防爆电器设备的其他形式，大多都有了自己国家的防爆电器设备标准。 为 了规范电气设备标准，IEC TC31 委员会召集各成员国进行协商，协调，达成了一致， 现在各种防爆技术已编成了 IEC79 系列的国际推荐标准，其中有各个类型的防爆电 气设备标准，他们体现了各成员国对防爆电气设备和防爆技术研究成果的体现和应 用1。 随着社会和国民经济的发展，各国对资源的要求越来越多，对煤炭的需求度也 逐渐加大，在抗日战争时期侵略者无情的奴役着我们的同胞，他们为了煤炭资源， 不管不顾矿工的人身安全，导致在挖矿时死伤的人难以计数，矿工们生活在水生火 热的坏境中，建国
16、以后国家领导人非常重视煤矿安全，由此在二十世纪 50 年代初我 国开始生产防爆电器产品，第一台产品诞生于 1953 年，至今已近走过了 60 多年的 发展道路，总结起来可以分为三个阶段： 第一阶段：从 50 年代初到 60 年代初，这个时期由于技术的落后，中国防爆电 气设备产品主要借鉴国外的防爆产品，处于初级创作阶段，主要有以下一些特点： （1） 产品结构单一比较简单。（2）产品大多是煤矿用隔爆型电气设备。（3）产 品品总单一，国内能够生产的厂家较少。 第二阶段：从 60 年代初期至 1978 年，随着技术的发展，中国的防爆电气设备 进入自主研究阶段，开始步入初步发展阶段，这个时期主要有以下一些特点：（1） 中国第一个防爆电气设备制造和检验的国家标准 GB1336-77
