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1、1.1 题目：阀的组合设计与数控加工本题目为工业生产流程中常见的控制阀，经抽象简化而成一阀体与阀芯的组合。此阀体孔与阀芯的配合精度影响到生产流程中液体介质的输送控制，要求达到开启灵活，泄漏少，具体要求如下所示。完成一套带底阀的圆筒型容器的设计、加工、检测、机器人组装及方案分析本题目的设计，考核学生在机电产品设计制造、数控编程、数控加工、工艺和成本分析等方面的综合能力和创新精神。1.2阀体零件要求阀体零件如下图所示。1.阀体外侧面上部10mm范围，要求加工成基本尺寸为78mm的圆柱面，尺寸公差按GB/T1804-m制造（自由尺寸公差）。2.阀体外侧面下部20mm范围，要求加工成为78mm上偏差为
2、0，下偏差为-0.046的圆柱面，此尺寸作为尺寸测量环节的测量项目。图1-1 阀体及阀芯制作要求3.在阀体外侧面中部，如图1-1中所标出50mm范围内的几何形状自定。4.柱型结合面的配合高度为90.5 mm；配合部位的形状、配合公差及阀体和阀芯表面粗糙度等各项技术要求由学生自行设计并标注在设计图纸上。5.阀体内壁高度尺寸的有效测量范围为以阀体中心为原点，直径尺寸为45mm至65mm的阀体内侧底面部分。6.阀体底孔或阀芯廓线须由不少于4段的圆弧和不少于4段直线组成。要求至少有4段圆弧其各自的弧长应不小于8mm，至少有4段直线且每段直线长度应不小于8mm；阀体底孔或阀芯廓线少于4段圆弧和4段直线的
3、判为未完成。1.4阀体零件的加工要求阀体和阀芯加工要有普通机床加工和数控加床加工相结合完成，加工精度达到图纸要求。此阶段主要目的，考察学生的工艺综合能力，特别是数控编程和数控加工能力第二章 结构设计2.1设计概述在认真研究领会毕业设计要求的基础上，设计了一组阀体与阀芯组成的控制阀。设计中充分考虑了结构形状、配合公差、表面粗糙度、生产批量等方面对比赛要求的影响，编制了合理的加工工艺，选择了合理的加工设备，确定了适当的加工参数，进行了实际加工、测量、装配，结果显示加工操作方便，易于装配，开户灵活、工作效率高。2.2 设计思路和方案设计思路按照工艺合理、成本最低、泄漏少的总体要求，以流体力学计算为依
4、据，经比较选择确定适宜的结构、尺寸精度及公关配合形式。通过论证分析，制定成本分析方案和工程管理方案。设计方案：阀体与阀芯配合柱面非圆轮廓曲线采用六段圆弧和六段直线相间，这种设计不但满足直线和圆弧长度、数量的要求，同时还满足建模计算确立的指导原则，符合大赛要求。加工部位具有形状对称，加工相对简单，切屑最少等特点，按生产批量和具体加工条件，计算生产成本；对生产组织、资源匹配质量控制等进行工程管理方案设计。2.3 设计图纸23毕业实训机械加工工艺过程卡片总3页第1页编号： 1产品名称阀生产纲领1件/年零件名称阀 体生产批量1件/月材料6061-T6毛坯种类棒料毛坯外形尺寸8085每毛坯可制作件数1每
5、台件数1备注单件生产序号工序名称工序内容工 序 简 图机床夹具刀具量具附具工时（min）1数控车夹毛坯外圆车端面钻中心孔钻30mm通孔粗车30mm的内孔至68mm2.5mm精车至70-0.05 -0.12mm3mm粗车外圆面至78.8mm长40mm粗车78.8mm20mm外圆面至78.2mm精车78.2mm20mm外圆面至780 -0.046mmCK6136数控车床三爪卡盘外圆车刀3mm中心钻内孔车刀30mm麻花钻游标卡尺0-150mm122数控车调头，夹精车后780 -0.046mm20mm外圆一端，夹紧长度18mm,百分表以找正车端面,到规定长度80mm40mm扩孔钻扩内孔深66mm60m
6、m扩孔钻扩内孔深66mm粗车内孔至69mm67mm精车内孔70-0.05 -0.09mm680.1mm粗车、半精车78.40 -0.1mm50mm，78+0.12 -0.02mm10mm外圆加工余量为0.1mm精车两外圆至规定尺寸CK6136数控车床四爪卡盘外圆车刀内孔车刀40mm扩孔钻60mm扩孔钻游标卡尺0-150mm百分表18编制（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）毕业实训机械加工工艺过程卡片总3页第2页编号： 2产品名称阀生产纲领1件/年零件名称阀 体生产批量1件/月材料6061-T6毛坯种类棒料毛坯外形尺寸8085每毛坯可制作件数1每台件数1备注单件生产序号工序名称工序内容
7、工 序 简 图机床夹具刀具量具附具工时（min）3铣长孔向下夹78mm外圆柱面,用寻边器对刀粗铣非圆柱面内孔留加工余量1mm半精铣非圆柱面内孔留加工余量0.1mm精铣达到实际尺寸钻两销孔中心孔4.9mm麻花钻钻两销定位孔底孔5mm铰刀铰两定位销孔,保证孔距为560.01mm雕刻学校标识XKN713数控铣床三爪卡盘10mm立铣刀，4.9mm麻花钻，5mm铰刀，3mm中心钻，4mm针式雕铣刀寻边器游标卡尺0-150mm84铣雕用分度头撑夹70-0.05 -0.09mm内孔,用投影法编程雕该标识(深度0.15mm)XDK6050数控铣雕机分度头针式雕铣刀18编制（日期）审核（日期）标准化（日期）会签
8、（日期）毕业实训机械加工工艺过程卡片总2页第1页编号：3产品名称阀生产纲领1件/年零件名称阀 芯生产批量1件/月材料6061-T6毛坯种类棒料毛坯外形尺寸4560每毛坯可制作件数1每台件数1备注单件生产序号工序名称工序内容工 序 简 图机床夹具刀具量具附具工时（min）1数控车夹毛坯外圆一端：车端面粗车外圆至41mm22.5粗车、半精车外圆至20mm10精车20mm外圆钻中心孔钻4.2mm螺纹底孔攻丝M5倒角切断保证长度23mmCK6140车床三爪卡盘外圆车刀切断刀3中心钻4.2mm麻花钻M5丝锥游标卡尺0-150mm7.52数控车调头，夹20mm外圆车端面,到保证长度12mm倒角CK6140
9、车床三爪卡盘外圆车刀游标卡尺0-150mm1.53铣夹20mm外圆，编程加工非圆曲面,粗铣留加工余量0.2mm精铣至标准尺寸锪钻倒角CKN713数控铣床三爪卡盘12mm立铣刀30锪钻游标卡尺0-150mm寻边器7.8毕业实训机械加工工艺过程卡片总2页第1页编号：4产品名称阀生产纲领36000件/年零件名称阀 芯生产批量3000件/月材料6061-T6毛坯种类棒料毛坯外形尺寸4225每毛坯可制作件数1每台件数1备注单件生产序号工序名称工序内容工 序 简 图机床夹具刀具量具附具工时（min）1车夹毛坯外圆一端加工端面车平钻中心孔粗车毛坯外圆至21mm精车外圆至20mm钻4.2mm孔攻丝M5切断Ck
10、6136数控车床液压卡盘外圆车刀切断刀A3中心钻4.2mm麻花钻 M5丝锥游标卡尺0-150mm2.12铣夹20mm外圆， 铣上端面，到规定长度编程加工非圆曲面锪钻倒角CKN713数控铣床液压卡盘12mm立铣刀30锪钻游标卡尺0-150mm4.5编制（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）第四章 数控机床的选择4.2.1数控机床的分类1.按运动方式分类(1)点位控制系统 点位控制系统是指数控系统只控制刀具或机床工作台，从一点淮确地移动到另一点，而点与点之间运动的轨迹不需要严格控制的系统。为了减少移动部件的运动与定位时间，一般先以快速移动到终点附近位置，然后以低速准确移动到终点定位位置，以
11、保证良好的定位精度。移动过程中刀具不进行切削。使用这类控制系统的主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床等。(2)点位直线控制系统点位直线控制系统是指数控系统不仅控制刀具或工作台从一个点准确地移动到下一个点，而且保证在两点之间的运动轨迹是一条直线的控制系统。刀具移动过程可以进行切削。应用这类控制系统的有数控车床、数控钻床和数控铣床等。(3)轮廓控制系统 轮廓控制系统也称连续切削控制系统，是指数控系统能够对两个或两个以上的坐标轴同时进行严格连续控制的系统。它不仅能控制移动部件从一个点淮确地移动到另一个点，而且还能控制整个加工过程每一点的速度与位移量，将零件加工成一定的轮廓形状。应用这类控制系统的有
12、数控铣床、数控车床、数控齿轮加工机床和加工中心等。2.按控制方式分类(1)开环控制数控机床开环控制系统的特征是系统中没有检测反馈装置，指令信息单方向传送，并且指令发出后，不再反馈回来，故称开环控制。受步进电动机的步距精度和工作频率以及传动机构的传动精度影响，开环系统的速度和精度都较低。但由于开环控制结构简单，调试方便，容易维修，成本较低，仍被广泛应用于经济型数控机床上。(2)半闭环控制数控机床半闭环控制数控机床不是直接检测工作台的位移量，而是采用转角位移检测元件，测出伺服电动机或丝杠的转角，推算出工作台的实际位移量，反馈到计算机中进行位置比较，用比较的差值进行控制。由于反馈环内没有包含工作台，
13、故称半闭环控制。半闭环控制精度较闭环控制差，但稳定性好，成本较低，调试维修也较容易，兼顾了开环控制和闭环控制两者的特点，因此应用比较普通。(3)闭环控制数控机床闭环控制系统的特点是，利用安装在工作台上的检测元件将工作台实际位移量反馈到计算机中，与所要求的位置指令进行比较，用比较的差值进行控制，直到差值消除为止。可见，闭环控制系统可以消除机械传动部件的各种误差和工件加工过程中产生的干扰的影响，从而使加工精度大大提高。速度检测元件的作用是将伺服电动机的实际转速变换成电信号送到速度控制电路中，进行反馈校正，保证电动机转速保持恒定不变。常用速度检测元件是测速电动机。闭环控制的特点是加工精度高，移动速度快。这类数控机床采用直流伺服电动机或交流伺服电动机作为驱动元件，电动机的控制电路比较复杂，检测元件价格昂贵。因而调试和维修比较复杂，成本高。按工艺用途分类，数控机床可分为数控钻床、车床、铣床、镗床、磨床和齿轮加工机床等，还有压床、冲床、弯管机、电火花切割机、火焰切割机等。加工中心是带有刀库及自动换刀装置的数控机床，它
