《控制阀零件结构设计和工艺方案制定电子.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《控制阀零件结构设计和工艺方案制定电子.docx（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、毕 业 设 计(论文)控制阀零件结构设计和工艺方案制定摘 要 现代计算机辅助设计技术在制造业中有着广泛应用。利用基于特征CAD技术的参数化设计理论可以极大地提高了设计效率，缩短了设计周期，减少了设计过程中信息的存储量，降低了设计费用，从而增强了产品的市场竞争力。 论文中控制阀零件结构设计和工艺分析的工作内容包括设计控制阀外形参数设计，主要为设计阀芯形状和尺寸，设计阀体外形尺寸。通过使用CATIA和Auto CAD软件画出实体图和工程图，并且对其加工工艺进行分析，分析零件的哪种外形容易加工，确定各个部分的具体加工方案，并分析加工工艺与所设计零件的匹配关系，找出最佳组合方案。 最终设计方案为阀芯形
2、状采用四段直边和四段四分之一圆弧边组成，其中直边长尺寸为8mm,圆弧边半径尺寸为14.1mm。阀芯与阀体的公差配合选择为H7/g6，材料牌号选择为铝镁合金5052，加工工艺为数控铣床与车床结合加工。 关键词：控制阀；计算机辅助设计；CATIA；加工方案ABSTRACTKey Words：T; CATIA; Processing program目 录1绪 论11.1 论文的目的和意义11.2 计算机辅助设计在工业设计中的应用11.3 CATIA软件介绍12设计要求和设计方案32.1 设计要求32.2 阀芯的形状与尺寸设计42.3 阀体的尺寸设计52.4 公差配合设计62.5 表面粗糙度的设计72
3、.5.1 粗糙度对配合的影响72.5.2 表面粗糙度对零件的影响82.5.3 获得理想的表面粗糙度的方法82.5.4 零件表面粗糙度的选择92.6 材料的选择92.6.1 铝合金的种类92.6.2 铝合金的性质及用途102.6.3 铝合金的选用原则102.6.4 材料的选用113加工工艺方案123.1 铝合金加工工艺分析123.1.1 铝合金的切削加工性123.1.2 铝合金切削加工刀具选择123.1.3 切削铝合金刀具参数123.1.4 铝合金加工的切削用量133.2 阀芯的工艺方案133.2.1 毛坯的选择133.2.2 加工基准端面133.2.3 加工凸台143.2.4 加工另一端面14
4、3.2.5 加工平面和圆角143.2.6 加工倒角153.2.7 加工螺纹153.3 阀体的工艺方案153.3.1 毛坯的选择与处理153.3.2 加工端面153.3.3 加工另一个端面163.3.4 加工浅圆孔163.3.5 加工深圆孔163.3.6 加工阀孔16结 论18参考文献19致 谢20附录A：零件图和3D实体图21附录B：外文翻译资料21附录C：外文翻译资料译文部分34 1绪 论1.1 论文的目的和意义论文的目的在于通过运用CATIA等CAD软件环境下的工程设计完成一套阀体与阀芯的结构设计、工艺设计，包括阀体与阀芯工程图设计，为零件尺寸参数确定最优值。1.2 计算机辅助设计在工业设
5、计中的应用利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计，是当前工业设计中越来越常见的工作。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中可以使用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数值类、文字类或图形类，都能存放在计算机中，并快速地检索；设计人员可以利用计算机进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。利用CAD技术基于特征的参数化设计理论可以极大地提高了设计效率，缩短了设计周期，减少了设计过程中信息的存储量，降低了设计费用，从而增强了产品的市场竞争力。1.3 CATIA软件介绍CATIA是英
6、文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application（计算机半自动3D界面应用软件）的缩写，是法国Dassault公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，居世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA 提供方便的解决方案，迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。包括:从大型的波音747飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒，几乎涵盖了所有的制造业
7、产品。在世界上有超过13,000的用户选择了CATIA。CATIA 源于航空航天业，但其强大的功能以得到各行业的认可，在欧洲汽车业，已成为事实上的标准。CATIA 的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业。其用户群体在世界制造业中具有举足轻重的地位。波音飞机公司使用CATIA完成了整个波音777的电子装配，创造了业界的一个奇迹，从而也确定了CATIA 在CAD/CAE/CAM 行业内的领先地位1。 CATIA 源于航空航天工业，是业界无可争辩的领袖，以其精确安全，可靠性满足商业、防御和航空航天领域各种应用的需要。在航空航天业的多个项目中，CATIA 被应用于开发虚拟的原型机，其
8、中包括Boeing飞机公司（美国）的Boeing 777 和Boeing 737，Dassault 飞机公司（法国）的阵风（Rafale）战斗机、Bombardier飞机公司（加拿大）的Global Express 公务机。Boeing飞机公司在Boeing 777项目中，应用CATIA设计了除发动机以外的100%的机械零件。并将包括发动机在内的100%的零件进行了预装配。Boeing 777也是迄今为止，唯一进行100%数字化设计和装配的大型喷气客机。CATIA 的后参数化处理功能在777的设计中也显示出了其优越性和强大功能。为迎合特殊用户的需求，利用CATIA 的参数化设计，Boeing
9、公司不必重新设计和建立物理样机，只需进行参数更改，就可以得到满足用户需要的电子样机，用户可以在计算机上进行预览。2设计要求和设计方案2.1 设计要求 运用CATIA软件进行阀体与阀芯的3D模型设计，并优化参数，完成工程图的绘制，最后进行工艺设计。 图2-1 阀体及阀芯的设计要求2.2 阀芯的形状与尺寸设计根据要求，孔要有至少四段直线段和四段弧线。而根据常识克制在加工的时候边越少越容易加工，所以暂将其设计定为直线段和弧线段各四段的组合。初步设计为带圆角的矩形，并且中心对称。考虑到加工上的便利，圆弧段与直线段部分连接部分必须要平滑，同时因为相邻直线段相互垂直，由此可以得到圆弧段皆是四分之一圆弧段，
10、即其角度为90。同时圆弧段的曲率半径越大，对于加工工具来说越容易加工，可以选择尺寸比较大的工具加工2。同时也正是考虑到直线段与圆弧段之间需要平滑连接，所以圆弧段必须是正常的向外凸出，而不是向内凹的，虽然向内凹陷更加节省材料，但是加工比较困难，而且尖角部分容易损坏。最后设计草图如图2-2所示。 图2-2 阀芯的形状示意图在图中，设直线段一半长x，圆弧段半径长y。根据条件， 建立方程，有： 由上述几个式子可以确定一个取值区间，即图2-3中五条直线所围成的一个范围（阴影部分）。 图2-3 关于直线边于圆弧边半径的取值区间又因为半径越大的圆弧，在现有加工条件下，加工越容易。所以在可选区间内取y最大，即
11、：x=4, y=14.3。经过计算得出：设计出阀孔轮廓的内切圆直径为36.630；外接圆直径为39.918；总边长为121.804大于120。所设计形状参数复合要求。阀芯底部的倒角定为倒角。使用CATIA软件为阀体制作出3D实物图，参见附录A:零件图与3D实物图。 2.3 阀体的尺寸设计阀体底部与阀芯配合的孔的形状与尺寸应与所设计的阀芯的基本尺寸一样。都是四段圆弧与四条直线段组成。阀体侧壁的厚度要求不小于4mm，考虑加工时可能产生的误差，将其厚度定为4.5mm。其他要求中给定的数据如要求所示。使用CATIA软件为阀体制作出3D实物图，参见附录A:零件图与3D实物图。最后阀芯阀体的配合图如图2-
12、4所示。图2-4 阀芯和阀体的设计图32.4 公差配合设计 阀体与阀芯的结合方式为柱面间隙配合，属于间隙不大的滑动配合，而且不希望其自由转动，但可自由滑动并精密定位的配合4。故阀芯的基本偏差选定为g6，而在较高公差等级中，孔比同级轴加工困难，所以采用孔比轴第一级相配，要求按基孔制或基轴制形成的配合具有相同的极限间隙，根据国家标准GB/T 1801-19995，由图2-5可知，选用基孔制优先配合H7/g66。图2-5 常用于优先公差配合表6 确定公差配合后，则计算阀孔与阀芯的极限偏差。已选定公差配合为H7/g6，阀孔与阀芯的基本尺寸相同。由于配合部分不是单一的平面或是柱面，而是两者的组合。所以计
13、算阀芯阀体的极限偏差，需要把平面和柱面分开来计算。两个平面间尺寸最小，是36.6mm；四角的曲面部分是四分之一圆柱面，应按与之对应的圆柱的尺寸来计算，此曲面的半径为14.3mm，对应的圆柱截面的直径就是28.6mm。 1）两个平面间距的极限偏差的计算：几何平均值 标准公差因子 标准公差 轴g的基本偏差为上偏差es，查轴和孔的基本偏差公式表，得: g6的下偏差ei 基准孔H7的基本偏差EI，查轴和孔的基本偏差公式表，得: 孔H7的上偏差ES: 故得两平面间的极限偏差： 孔：； 轴：。 2）四角圆弧极限偏差的计算：几何平均值 标准公差因子 标准公差 轴g的基本偏差为上偏差es，查轴和孔的基本偏差公式表，得: g6的下偏差： 基准孔H7的基本偏差EI，查轴和孔的基本偏差公式表，得: 孔H7的上偏差ES： 故得四角弧面的极限偏差： 孔：； 轴：。2.5 表面粗糙度的设计2.5.1 粗糙度对配合的影响1）表面粗糙度对运动精度的影响表面粗糙度达不到规定要求，不仅会降低运动的精度，而且由于粗糙的表面会带来实际接触面积的减小，从而降低零件的接触刚度，引起振动，并降低机器工作精度的持久性，也降低工件的使用寿命。2）
