毕业设计（论文）-机械式防跑水水龙头设计（全套图纸）.doc

本科学生毕业设计机械式防跑水水龙头设计与制造 系部名称： 机电工程学院 专业班级：机械设计制造及自动化06-1班学生姓名： 指导教师： 职 称： 教授 黑 龙 江 工 程 学 院二一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign and Production of Preventing running water mechanical faucetCandidate：Zhao ShengxianSpecialty： Mechanical Design and Manufacture& AutomationClass: 06-1Supervisor： Prof. Hu TianmingHeilongjiang Institute of Technology 2010-06HarBin黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要 本文主要设计了机械式防跑水水龙头，它是在停水忘关水龙头的情况下，若再次来水不能外泄的装置。本文分别介绍了机械式防跑水水龙头的背景和国内外现状，对水龙头内部原理和结构设计以及各个零部件的设计做了详细的介绍，另外还对各个零部件的制作方法以及加工工序做了详细的设计。本机械式防跑水水龙头主要是利用了浮子在水中的浮力和在无水时自身重力下完成预期功能的，装置中没有弹簧，免去了弹簧在水中容易生锈缩短使用寿命的缺陷。并且该水龙头结构简单实用，在无人忘关水龙头的情况下能安全防止水外泄。另外在设计和制作过程中尽可能减少加工和制造费用，使设计出的水龙头能够价格低廉，实用性强，有更广泛的应用和推广价值。关键词：水龙头；水资源；节水；防跑水；液压系统全套图纸，加153893706ABSTRACT The paper designs a running water faucet, it is the tap water forgeting the circumstance in turn off, if again to not leaked to the device. This paper essential-ly introduces the background of the water faucet anti running situation at home and abroad, and the internal structure and principle of faucet designs and the various parts of the design are described in detail, and also to all parts of the production processes and methods to do a detailed design. This mechanical prevent run water faucet is mainly use the float in water in the water of buoyancy and when under its own gravity is expected in the function, no spring, spring in water is easy to rust shorten life. And this faucet structure is simple, practical, and forget to turn off the tap in one of the circumstances to prevent leakage of water can safely. In the design and manufacture process as to reduce costs, processing and manufacturing to design a faucet can low prices, practical strong, have more extensive application and dissemination value. Key words: Faucet,；Water,；Water-saving,；Prevent running water； Hydraulic systemII黑龙江工程学院本科生毕业设计目 录摘要IAbstractII第1章 绪论 11.1 选题的背景目的及意义11.2 国内外研究状况和相关领域中已有的研究成果21.3 对选题的研究设想31.3.1进水管41.3.2出水管41.3.3外壳体41.3.4壳体盖41.3.5操作手柄41.3.6手柄盖41.3.7旋转阀41.3.8旋转阀盖51.3.9浮子阀51.4 预期结果5第2章 机械式防跑水水龙头内部原理和结构设计 62.1 定义及分类 62.1.1 机械式防跑水水龙头的定义62.1.2 水龙头的分类62.2 设计准则72.3 机械式防跑水水龙头工作原理82.4 水龙头的总体结构设计102.5 水龙头材料102.6 浮子力学校核 112.7技术要求 11 2.8 本章小结11第3章 基本零部件的设计 113.1进水管的设计 123.2 出水管的设计123.3 外壳体的设计133.4 壳体盖的设计143.5 旋转阀的设计153.6 旋转阀盖的设计163.7 浮子的设计173.8 手柄的设计 173.9手柄盖的设计183.10 卡环的设计193.11 本章小结19第4章 机械式防跑水水龙头的制作204.1生产过程和工艺过程的定义和分类204.2机械式防跑水水龙头加工方式224.2.1 车削加工224.2.2 铣削加工234.2.3 磨削加工244.2.4 钻孔264.2.5 电火花数控线切割274.2.6 焊接284.3拟定各零件加工工序304.3.1进水管304.3.2出水管304.3.3外壳体304.3.4旋转阀314.3.5旋转阀盖334.3.6浮子阀334.3.7手柄盖334.3.8手柄334.3.9壳体盖344.4 本章小结36结论37参考文献38致谢39黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章 绪 论1.1选题的背景目的及意义全国生产水龙头的企业已达到1500余家，年销售额在100亿元左右，出口额每年以20%的速度增加。通过十余年的努力，国内水龙头业，生产规模不断扩展，生产能力迅速提高。目前，市场上各类中低档产品是琳琅满目，造型也丰富多彩。然而，我们却无法自豪，虽然我们有4亿多美元的出口额，但能贴上中国制造标签却寥寥无几，进入国际市场基本上采取贴牌形式，而我国每年却要花4亿多美元进口国外优质的水龙头产品。在中国水龙头业中，能被列为独特花朵的实在太少，大多数的中国制造产品在国际市场竞争中只能扮演着末端加工的角色。高档五金水龙头还处在一个国内品牌空缺的时代，这是我国五金水龙头业的尴尬。在水龙头高端市场上，洋品牌仍独占鳌头，“高仪”、“科勒”“汉斯格雅”等洋品牌几乎成了高档市场的首选，国内的一些知名品牌虽在中档市场中有一定的影响，但在高档市场中却也难觅踪影。目前市面上新式水龙头层出不穷，有的价格还很高。国产的水龙头便宜的几十元，贵一点的几百元，而全进口产品的价位一般都在上千元甚至上万元不等。即便如此，进口产品仍受到不少消费者的垂青，原因何在？分析其原因主要有以下两点：一是外观。进口产品的外观更光滑、平整、流畅，造型也更为现代时尚。二是零配件装配的精密度。进口产品多为青铜铸造，国产的多用黄铜。消费者选购时关键要看手感，扳动开关要感觉轻柔、不费力，如手感发涩费力或过于轻飘，就说明装配结构不好。据业内人士分析，面对外来品牌的挤压，国内水龙头企业需要面对如何保住国内市场份额和不断拓展国际市场的双重难题。在买方市场下，产品、技术、服务三者不可或缺，而其中最核心的竞争力就是品牌。其实高档不一定非得进口，中国制造未必低档，很多国外企业找中国贴牌就是一个明证！但是中国制造的水龙头产品应用在高档场所确实是凤毛麟角。当中国制造的品牌叫响了，再加上本土制造的价格优势，相信中国制造的产品绝对有竞争力。中国的五金龙头生产技术工艺并不落伍，最大的劣势还是品牌。 缺少高端品牌对于一个行业来说，绝不是一件好事。就拿五金龙头行业来说，大家都往中低档产品这条船上挤，必将有一部分企业被挤得头破血流。竞争对手多了，大家一门心思都用在价格战上，势必无法推动行业的正常发展。 缺乏高端品牌对国内企业来说，是一个机会，但同时也是一个挑战。要创建一个品牌并非易事。它需要企业拥有雄厚的资金、强大的技术能力、独特的企业文化和先进的管理水平等，同时也要有足够的耐心和毅力。就市场来说，五金龙头行业需要有国内的知名品牌来倡导消费，引导行业发展，推动行业进步。 创新是打造品牌的核心动力。正是鉴于此，我们要坚持创新理念，利用科技进步和产品研发，不断生产出满足市场需求的精品水龙头。 目前，公众以水龙头的认知还只是停留在几个国际知名品牌上，对国内品牌的认知甚少。因此，努力提高国内品牌的公众认知度业已成为当前非常重要的课题。 相关资料显示，目前国产水龙头在中高端市场中所占份额仅20%左右，在低端市场的占有率约60%以上。随着市场竞争逐渐规范有序，低端市场将不可避免地日渐萎缩。国内品牌企业应迅速实行从大到强、内外并举的策略，争夺被国外品牌所占据的国内中高端市场，同时积极扩大出口以增强赢利能力，这才是水龙头企业发展之道。 中国水龙头行业的前景广阔，内需市场强大。相信用不了多久，中国水龙头品牌将得到更大更深层次的延伸。1.2国内外研究状况和相关领域中已有的研究成果市场上的水龙头已呈现百花争艳的局面。从新型水龙头市场看，这些节水的终端卫士具有三个特点：一是结构新颖。新型水龙头多为不锈钢或铜制陶瓷芯片，水龙头的开关和水温的控制都由这两片陶瓷芯片前后左右移动来调节。有的水龙头配有出水口不锈钢网罩，放出的水呈柔性泡沫状，让人感到轻柔舒适，而且不会水花四溅。二是功能多样。新型水龙头如感应系列，这些产品多见于酒店及商场的洗手间。厨房用的水龙头一般都为长嘴可旋转式，安装在两个清洗盆中间，这样的水龙头可以灵活调用，同时也减少了占用的空间，有一种新式台盆用水龙头，水嘴带一软管，类似于沐浴用的花洒。三是造型优异。新型水龙头大多有流畅的造型和不同的颜色，这使水龙头多了一种装饰功能，有的水龙头表面镀钛金、镀铬、烤漆、烤瓷等;造型除常见的流线型、鸭舌形外还有球形、细长的圆锥形、倒三角形，林林总总的这些外形使水龙头市场百花齐放，各具特色，有时看起来更像一件艺术品。新式水龙头的价格也较高，由几十到二三百元都有。高档的为四五百元。进口的可达1000元左右。国产与进口的区别：一是外观。进口的外观更光滑、平整、流畅，造型更为现代时尚;二是零配件装配的精密度。进口的多为青铜铸造，国产的多用黄铜。选购时，关键是手感，扳动开关要感觉轻柔、不费力，如手感发涩费力或过于轻飘，就说明装配结构不好。不同价格的水龙头在电镀的质量上也有差异。一般来说，水龙头的主体原材料分为杂铜和纯铜，更高级的是铜镍混合材料。现在还有智能水龙头，内装记忆金属片，能把水温有效地控制在36至60之间，可以有效避免小孩被烫伤的事故发生。智能化也是水龙头高价的原因。 上世纪八十年代末陶瓷密封原理的水龙头由欧洲进入我国并迅速蔓延，带动了我国的第一次水龙头革命。使我们天天都在用的水龙头从铸铁外壳、螺旋升降杆、橡胶垫圈密封，一下子过度到了陶瓷密封单柄双控、冷热混合用水的时代。不到十年的时间，我国已成为世界陶瓷阀芯水龙头的生产大国。水龙头的第一次革命就是陶瓷动态密封技术战胜橡胶动态密封技术的创新过程。我们多数水龙头生产厂家也是这次革命的受益者。在广东、浙江、福建形成了我国产业链相对完整的产业中心。在这些自认为够规模的OEM厂家中，绝大多数厂家只生产水龙头外壳并不生产陶瓷阀芯，外观设计多数靠模仿国际市场的流行款式，或者就按照外商提供的样品大规模复制，造成我们出口的产品低附加值、无技术含量、无品牌、无知识产权。换回来的确是美国人大量印刷不断贬值的美元。水龙头是千家万户离不开的终端用水设备，它的操控界面是否友好、性能优劣与百姓生活息息相关，它能影响到百姓生活的幸福指数和节能减排的社会效益。因为随着我们生活水平的提高，卫生用水已占整个生活用水的95%以上，任何一种热水器都离不开一个操控方便、安全可靠的水龙头。每个家庭至少也需要三、五个水龙头才能组成一套最简单的家庭生活用水系统。 我国水龙头行业还没有一个强大的品牌。因为强大品牌的产生并不是一朝一夕的事，它需要企业有不断创新的技术能力、独特的企业文化、先进的管理水平和雄厚的资金。国际大品牌经过上百年的积累、沉淀，而我们民族企业的发展不过二十几年的历史，高端市场被国外品牌所垄断并不奇怪，但是在太阳能热利用行业外来的水龙头技术就不好用，因为任何外来的先进技术也需要汉化，恒温技术也不例外，它需要的是与我国城乡市政管网的供水环境、安装条件、消费者用水习惯相结合的本土化改造。赶超国际品牌也只有这一条路那就是技术创新，因为创新是营造品牌的核心动力。从国际卫浴市场的发展方向看：环保节能已成为永恒的主题，水龙头的营销已从单纯卖外观发展到向卖功能的方向转化，水龙头行业的第二次大发展必将是陶瓷密封技术加恒温技术的智能化革命。因为它的发展符合时代的潮流;符合我国政府创建节约型社会的号召;更符合广大消费者的根本利益。1.3.对选题的研究设想随着科学技术的高速发展，新型机械加工方面的先进技术被应用到各个领域，为这些领域的进步和发展提供了技术基础，本文是对机械式防跑水水龙头的结构和运动系统进行的设计与制作，希望可以通过本次设计对机械式防跑水水龙头及现有的加工设计方法有更进一步的了解，结构新颖、舒适美观、人性化、节约水资源、环保、低成本是防跑水水龙头的必然发展趋势。本机械式防跑水水龙头由外壳体、操纵机构、旋转阀体及浮子阀等机构组成，通过螺栓、卡环等联系起来构成一整体。外壳体部分包括及进水管、出水管、方形外壳、壳体盖等。操纵机构包括操纵手柄、手柄盖。旋转阀体包括旋转阀、旋转阀盖。浮子阀由空心铝合金制成能在浮力作用下自动浮起，也可在无水情况下在重力作用下自动下落复位。现将各部分结构和作用分述如下：1.3.1.进水管进水管是通过实心棒料车削和砖孔加工而成，进水部分为标准中的四分管（约为13.3mm）与家用水龙头匹配，其上加工螺纹与相关管件旋合。出水部分包裹壳体部分两个进水口（一个在浮子上腔，一个在浮子下腔），出水部分外围配装有“O”型密封圈，以防水压较大水漏出。出水管通过螺栓和外壳体连成一体。1.3.2.出水管出水管是通过实心棒料车削转孔及钢管加工焊接而成。出水管外径为10mm，内径为6mm，分为两部分，两部分各加工出45倾斜部分，由此部分焊接为一体。出水管通过螺栓与外壳体连为一体。1.3.3.方形外壳方形外壳是通过圆钢铣削而成，其中心部分铣有28的中心孔，四角分别有四个螺纹孔用于连接壳体盖。连接进水管部分有两个进水孔，连接出水管部分有一个出水孔，两端分别加工有螺纹孔用于连接进水管和出水管。1.3.4.壳体盖壳体盖同壳体为方形，中间有28中心孔，四角有四个沉孔用于连接壳体盖和外壳体。下端有2mm的凹槽用于安装卡环。1.3.5.操作手柄操作手柄有6圆钢加工而成，一端加工3螺纹用于连接到手柄盖上。1.3.6.手柄盖手柄盖由35圆钢加工而成，其上加工有3螺纹孔用于连接操作手柄，下端加工有28沉孔安装在旋转阀盖之上，上端加工有3沉孔用于由螺栓连接手柄盖和旋转阀盖。1.3.7.旋转阀旋转阀由28圆钢加工而成，其中转有18深孔，最下方转有7孔，两孔之间通过90锥面线过渡，锥面线要求有一定精度，用于和浮子阀配合，浮子可在18孔中自由运动不受阻碍，旋转阀上侧和下侧分别加工有120和90槽用于通水之用，下侧还加工有3圆孔，用于再次来水后打开浮子阀。上端加工有四个螺纹孔用于安装旋转阀盖。1.3.8.旋转阀盖旋转阀盖由28圆钢加工而成，下端车削为18，用于和旋转阀内孔配合，其上加工有凹槽用于安装“O”型密封圈其密封作用，上端边缘有四个沉孔用于由螺栓连接旋转阀盖和旋转阀，上端中央加工有两个3螺纹孔用于由螺栓连接手柄盖和旋转阀盖。1.3.9.浮子阀浮子由铝合金加工而成，其中做成空心，以利于在水中浮起，下端加工成锥形面用于和旋转阀内孔中锥形面配合。1.4预期结果21世纪新型机械式防跑水水龙头的发展趋势是：（1）结构简单新颖，功能完善，外表美观；（2）节约水资源，减少财产损失，；（3）自动化，操作简便，人性化，出水舒适，不外溅，；（4）环保，低成本，减少加工费用，增加使用寿命，标准化的元件为日后的维修带来了方便。本文所设计的机械式防跑水水龙头主要是对水龙头的机械结构，外形，水压系统进行设计，希望从中获得更多关于机械加工、工艺和设计方法的知识，为以后的工作和学习打下坚实的基础，为国家的工业振兴贡献力量。第2章 机械式防跑水水龙头内部原理与结构设计2.1定义及分类 2.1.1.机械式防跑水水龙头的定义机械式防跑水水龙头是一种新型水龙头，它完全通过机械结构原理实现一种无水不能自动开启的安全水龙头，尤其是在无水时忘记关闭，来水后不跑水的功能，是一种无需额外能源，节能环保，节约水资源的新型水龙头。 2.1.2.水龙头的分类水龙头是室内水源的开关,负责控制和调节水的流量大小,是每个家庭必备的材料。目前，市场上的水龙头品种繁多，对于普通市民来说，往往缺乏专业知识，所以在选购水龙头时会觉得无所适从。其实，卫浴水龙头尽管花色、式样、造型、品种五花八门，但也很容易从两个方面来划分。一是从使用功能上来分，大体有浴室用龙头、面盆龙头、厨房龙头三种，一般都有统一的风格和形式。浴室用龙头又分为浴缸龙头和淋浴龙头：浴缸龙头：它装于浴缸一边上方，用于开放冷热混合水。可接冷热两根管道的称为双联式；启闭水流的结构有螺旋升降式、金属球阀式、陶瓷阀芯式等。目前市场上较多的是陶瓷阀芯式单柄浴缸龙头。它采用单柄即可调节水温，使用方便；陶瓷阀芯使水龙头更耐用、不漏水。浴缸龙头的阀体多用黄铜制造，外表有镀铬、镀金及各式金属烘漆等。淋浴龙头：它安装于淋浴房上方，用于开放冷热混合水。阀体亦多用黄铜制造，外表有镀铬、镀金等。启闭水流的方式有螺杆升降式、陶瓷阀芯式等。淋浴龙头有软管花洒和嵌墙式花洒之分；具特殊功能的有恒温龙头，带过滤装置的龙头及有抽拉式软管的龙头等，它们在安装时都有不同的要求。面盆龙头：它安装在洗面盆上，用于放冷水、热水或冷热混合水。它的结构有：螺杆升降式、金属球阀式、陶瓷阀芯式等。阀体用黄铜制成，外表有镀铬、镀金及各色金属烘漆，造型多种多样，手柄有单柄式和双柄式等。还有的面盆龙头装有落水提拉杆，可直接提拉打开洗面盆的落水口，排除污水。多功能厨房龙头：如果您的厨房里有热水管线，这种龙头也应该是双联的。例外，厨房龙头的出水口较高、较长，某些还有软管设计，供您洗涤食物之用。二是从结构上来看，大体也是三大类：单柄类:这类龙头均是采用目前较为流行的陶瓷阀芯作为密封件的，其优点是开关灵活，温度调节简便，使用寿命长。带90开关的:也是采用陶瓷芯片密封的，是在传统的双手柄的基础上，改原来的橡胶密封为陶瓷片密封，启闭时旋传手柄90度即可，分冷热水两边进行调节，其特点是开启方便，款式也比较多。传统的螺旋稳升式橡胶密封的水龙头:由于其出水量大，价格比较低，且维修简便，仍受到部分市民的欢迎。除此之外，一些进口的水龙头也有采用不锈钢空心球密封和阀杆式密封，也有全温控的，但价格都比较昂贵。冲水阀门是座便器的最主要配件,有全铜、铜塑结合、全塑三种,家庭中主要使用的是全塑的。淋浴喷头是洗浴设备中必备的配件之一,主要以不锈钢为原材料制成,有固定式及活动式两种,活动式以不锈钢蛇形管做连结件,可以在一定范围内活动,很适宜家庭日常使用,所以一般家庭多安装活动式淋浴喷头,并在墙壁上安装淋浴器喷头的吊挂件。2.2设计准则 a.结构简单 b.成本低c.使用方便d.环保e.美观f.动作灵敏g.工艺性好 机械式防跑水水龙头的设计主要应保证结构简单、成本低、使用方便、环保、美观、动作灵敏和工艺性好的要求。 机械式防跑水水龙头设计一般要求： （1）在满足能完成预期功能的前提下，水龙头的结构简单； （2）稳定性好； （3）由于温度变化引起的结构变形最小，材料使用合理； （4）结构设计合理，工艺性良好，便于焊接、机械加工等； （5）机构便于安装与调整，方便修理和更换零部件； （6）水龙头内部零件阀体耐磨性良好，使用寿命长； （7）外部形状美观人性化； （8）满足环保要求，结构中有过滤结构； （9）设计有节水装置，同时使水流温柔。2.3机械式防跑水水龙头内部原理本机械式防跑水水龙头是通过预先设计的浮子阀在水压下浮起和无水时在自身重力作用下复位的原理工作的。浮子阀装在设计好的旋转阀中，旋转阀中有与浮子阀相匹配的锥形面，此相匹配的锥形面有较高的精度要求和较高的粗糙度要求，以保证两锥形面配合时能有效结合对中，并能起到密封的作用。浮子锥形面结构如图2.1所示，旋转阀锥形面如图2.2所示。此两锥形面都为90夹角，能保证良好配合。图2.1 浮子阀图2.2 旋转阀旋转阀和壳体间通过两圆柱面结合，此两圆柱面保证一定对中性和粗糙度，能起到密封作用，以免在水压力较大时水流溢出。旋转阀上端有一120开口的通槽，用于进水口进水，不论水龙头是否开闭此开水口始终与壳体上进水口相通。下端在120度开口正下有一3的小孔，此小孔是在水龙头无水时自动关闭后打开浮子阀之用。当浮子阀在重力作用下复位后，若水龙头处于打开状态，则此3小孔处于关闭状态，而其上的120开槽处于打开状态，则水压进入浮子阀上方，在水压作用下浮子锥形面与旋转阀锥形面牢牢结合，起到不跑水和密封的作用。若要来水只要将水龙头完全关闭一次，则此时120开槽和3小孔同时接通，浮子上下都进入水，则浮子在浮力作用下浮起，两锥形面分离，浮子上下两腔相通，用于放水之用。要放水则将水龙头再次打开，水流从120开槽进入，通过锥形面进入下腔。在锥形面下腔3小孔所对方向开有90通槽。进入的水可通过此90开槽流出，并通过壳体上安装的出水管放水。旋转阀如图2.3所示。图2.3 旋转阀2.4水龙头的总体结构原理和尺寸 本防跑水水龙头分为三大部分壳体、阀体和操纵机构。壳体包括外壳体、壳体盖、进水管和出水管。阀体包括旋转阀、旋转阀盖和浮子阀。操纵机构包括手柄、手柄盖。出水管、进水管和壳体盖通过螺钉连接到外壳体上。旋转阀通过四个螺钉连接到旋转阀上，浮子阀置于旋转阀上腔内。手柄通过自身的螺纹旋合到手柄盖上，手柄盖通过两个螺钉连接到旋转阀盖上。旋转阀通过手柄可在壳体内自由转动，以达到放水和关闭的目的。进水口采用四分管（约为13.3mm）与外部相应结构连接。外壳体为方形，便于加工安装。总体结构图及尺寸如图2.4所示。图2.4 机械式防跑水水龙头总体结构图1.手柄盖 2.旋转阀盖 3壳体盖 4.进水管 5.出水管 6.浮子 7.旋转阀 8.浮子导杆 9.壳体 10.卡环 11.O型密封圈 12.手柄 2.5水龙头材料 材料的选用，主要是根据水龙头的使用、密封性、工艺性和环境环保等要求选用。形状较复杂的部位一般采用焊接，由于与铜相比，Q235钢具有更好的加工性，较低的成本，较好的可焊性，所以我采用的是Q235钢。浮子采用铝合金。2.6 浮子力学校核1.浮子的重力（浮子密度为1.74）浮子的实心体积：=()-（）= (2.1)浮子的重力：G=Vg= (2.2)2.浮子的浮力浮子外总体积： = (2.3)浮子浮力：F= (2.4)浮子的浮力大于浮子自身重力，所有浮子可以在水中浮起2.7技术要求 要求能够达到一定的精度和密封性，能够实现预期的效果。2.8本章小结本章主要对机械式防跑水水龙头的定义和分类作了简要的介绍，并对材料进行了对比，阐述了机械式防跑水水龙头的设计准则、结构原理和形状尺寸的要求。对本文要设计和制作的机械式防跑水水龙头的各个部件的结构原理、尺寸作了初步的介绍。第3章 基本零部件的设计3.1进水管的设计进水管如图3.1所示：图3.1 进水管主截面图进水管外连接部分采用螺纹连接，外径为标准四分管尺寸（约为13.3mm），螺纹长度为10mm。流水内孔部分直径为6mm，与右端25沉孔连接，此沉孔包囊外壳体上两个进水口。与外壳体连接部分直径为35mm，外端装有“O”型密封圈用于密封。进水管总长度为35mm。另外进水管与壳体连接部分采用间隙配合，进水管外口尺寸为35-0.025/-0.046 3.2出水管的设计出水管如图3.2所示：图3.2 出水管主截面图出水管与壳体连接部分有一个圆形突台，其上有两个沉孔，用于由螺钉连接出水管和壳体。出水管分两部分，其上各有45倾斜面，两部分通过焊接把两倾斜面连到一起构成一体。出水管外径为10mm，内径为6mm，总长度为22mm，高度为25mm。3.3外壳体的设计 外壳体外表为方形，边长为40mm，内部中心转有圆孔，圆孔直径为28mm，圆孔内壁和底部要求有一定的粗糙度和圆柱度及垂直度。以保证旋转阀能在孔中保持良好的配合，以防漏水。外壳体最上端有四个螺纹孔用于连接壳体盖。左端有一个35的沉孔，用于和进水管配合。沉孔底部有四个螺纹孔用于连接进水管，在沉孔中部有两个进水口，一个在浮子阀上方为6，一个在浮子阀下方是为3。右端有一个20的沉孔，用于连接出水管，沉孔底部有6的出水口。外壳体结构如图3.3所示。图3.3 外壳体主截面图3.4壳体盖的设计壳体盖也为方形，尺寸同壳体。中心转有30的圆孔。四角加工有四个沉孔，用于放入外壳体的螺钉。壳体盖厚为5mm。壳体盖下端有1mm的沉槽，放入卡环，卡住旋转阀以使旋转阀不能从外壳体孔中脱出。沉槽如图3.4所示。壳体盖如图3.5所示。图3.4 壳体盖剖视图图3.5 壳体盖主视图3.5旋转阀的设计旋转阀为本机械式防跑水水龙头设计中较复杂的零件。外观为一个直径为28mm的圆柱，圆柱面和底面有一定的粗糙度以保证和外壳体相配合。圆柱面上端有四个螺纹孔，用于由螺钉连接旋转阀盖。中部有一个凹槽，用于安装“O”型密封圈。在凹槽下面有一个120开口的梯形槽，此梯形槽用于进水之用，之所以为梯形槽，是为了在水龙头开启程度不同时有不同的水流强度。在120开槽的下端有一个3的孔和一个90开槽，分别用于出水和重新开启浮子阀。在旋转阀内部18孔的下方转有 7的孔，两孔由一个锥面过度，此锥面用于和浮子阀配合。在锥面的两侧加工有两个直径为1mm的小孔，此小孔用于放入浮子导轨之用。旋转阀如图3.6所示。图3.6 旋转阀主剖视图3.6旋转阀盖的设计旋转阀盖如图3.7所示。图3.7 旋转阀盖主剖视图 旋转阀盖为圆柱形，上部加工有四个沉孔，用于由螺钉连接旋转阀盖和旋转阀。中心加工有两个螺纹孔，用于连接旋转阀盖和手柄盖。上端加工有四个沉孔，用于放入连接旋转阀盖和旋转阀的螺钉用。圆柱体中部加工有凹槽，用于安装“O”型密封圈。下端加工有两个1mm的小孔，用于安装浮子导轨。圆柱体有一定的粗糙度要求，用于和旋转阀配合保证一定的密封。下端和中心线有一定的垂直度要求。3.7浮子的设计浮子如图3.8所示。图3.8 浮子阀图浮子上部为圆柱体下端为一个圆锥体结构。圆锥体用于和旋转阀内圆锥面配合，起密封作用。浮子为中空结构，以保证能在水中自由浮起。3.8手柄的设计手柄如图3.9所示。为一个5的圆柱体结构，左端加工有长5mm M3的螺纹，用于和手柄盖旋合。手柄总长为50mm。图3.9 手柄3.9手柄盖的设计手柄盖如图3.10所示。图3.10 手柄盖手柄盖为圆柱形，上端加工有两个沉孔，用于放入连接手柄盖和旋转阀盖的螺钉。右端加工有M3 深5mm的螺纹孔，用于连接手柄。下端有28的凹槽，用于插入旋转阀和旋转阀盖。手柄盖总高度15mm 直径35mm。3.10卡环的设计卡环是一个放入壳体盖1mm凹槽内的装置，由两个半圆构成，内径为24mm。用于由壳体盖通过卡环卡住旋转阀盖，以保证旋转阀盖不能由壳体中脱离。3.11本章小结本章主要对机械式防跑水水龙头的各个零件的结构，尺寸和原理进行了详细的介绍。并且附带了各个零件的详细结构图，详细说明每个零件需要的技术参数和加工所需要的所有数据。第4章 机械式防跑水水龙头制作4.1生产过程和工艺过程的定义和分类生产过程是指从原材料（或半成品）制成产品的全部过程。对机器生产而言包括原材料的运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，零件的加工和热处理，产品的装配、及调试，油漆和包装等内容。生产过程的内容十分广泛，现代企业用系统工程学的原理和方法组织生产和指导生产，将生产过程看成是一个具有输入和输出的生产系统。在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸和性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻造和焊接；改变材料性能的热处理1；零件的机械加工等，都属于工艺过程。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。工序是工艺过程的基本组成单位。所谓工序是指在一个工作地点，对一个或一组工件所连续完成的那部分工艺过程。构成一个工序的主要特点是不改变加工对象、设备和操作者，而且工序的内容是连续完成的。在同一道工序中，工件可能要经过几次安装。工件在一次装夹中所完成的那部分工序，称为安装。一、生产类型生产类型通常分为三类。1单件生产单个地生产某个零件，很少重复地生产。2成批生产成批地制造相同的零件的生产。3大量生产当产品的制造数量很大，大多数工作地点经常是重复进行一种零件的某一工序的生产。拟定零件的工艺过程时，由于零件的生产类型不同，所采用的加方法、机床设备、工夹量具、毛坯及对工人的技术要求等，都有很大的不同。二、加工余量为了加工出合格的零件，必须从毛坯上切去的那层金属的厚度，称为加工余量。加工余量又可分为工序余量和总余量。某工序中需要切除的那层金属厚度，称为该工序的加工余量。从毛坯到成品总共需要切除的余量，称为总余量，等于相应表面各工序余量之和。在工件上留加工余量的目的是为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷，如铸件表面冷硬层、气孔、夹砂层，锻件表面的氧化皮、脱碳层、表面裂纹，切削加工后的内应力层和表面粗糙度等。从而提高工件的精度和表面粗糙度。加工余量的大小对加工质量和生产效率均有较大影响。加工余量过大，不仅增加了机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加了材料、工具和电力消耗，提高了加工成本。若加工余量过小，则既不能消除上道工序的各种缺陷和误差，又不能补偿本工序加工时的装夹误差，造成废品。其选取原则是在保证质量的前提下，使余量尽可能小。一般说来，越是精加工，工序余量越小。三、基准机械零件是由若干个表面组成的，研究零件表面的相对关系，必须确定一个基准，基准是零件上用来确定其它点、线、面的位置所依据的点、线、面。根据基准的不同功能，基准可分为设计基准和工艺基准两类。1设计基准在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。2工艺基准零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同又分为装配基准、测量基准及定位基准。（1）装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准（2）测量基准用以检验已加工表面的尺寸及位置的基准，称为测量基准。（3）定位基准加工时工件定位所用的基准，称为定位基准。作为定位基准的表面（或线、点），在第一道工序中只能选择未加工的毛坯表面，这种定位表面称粗基准.在以后的各个工序中就可采用已加工表面作为定位基准，这种定位表面称精基准。四、拟定工艺路线的一般原则机械加工工艺规程的制定，大体可分为两个步骤。首先是拟定零件加工的工艺路线，然后再确定每一道工序的工序尺寸、所用设备和工艺装备以及切削规范、工时定额等。这两个步骤是互相联系的，应进行综合分析。工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局，主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序，以及整个工艺过程中工序数目的多少等。拟定工艺路线的一般原则如下。1、先加工基准面零件在加工过程中，作为定位基准的表面应首先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。称为“基准先行”。2、划分加工阶段加工质量要求高的表面，都划分加工阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。主要是为了保证加工质量；有利于合理使用设备；便于安排热处理工序；以及便于时发现毛坯缺陷等。3、先孔后面1对于箱体、支架和连杆等零件应先加工平面后加工孔。这样就可以以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度，而且对平面上的孔的加工带来方便。4、主要表面的光整加工（如研磨、珩磨、精磨等），应放在工艺路线最后阶段进行，以免光整加工的表面，由于工序间的转运和安装而受到损伤。上述为工序安排的一般情况。有些具体情况可按下列原则处理。(1)、为了保证加工精度，粗、精加工最好分开进行。因为粗加工时，切削量大，工件所受切削力、夹紧力大，发热量多，以及加工表面有较显著的加工硬化现象，工件内部存在着较大的内应力，如果粗、粗加工连续进行，则精加工后的零件精度会因为应力的重新分布而很快丧失。对于某些加工精度要求高的零件。在粗加工之后和精加工之前，还应安排低温退火或时效处理工序来消除内应力。(2)、合理地选用设备。粗加工主要是切掉大部分加工余量，并不要求有较高的加工精度，所以粗加工应在功率较大、精度不太高的机床上进行，精加工工序则要求用较高精度的机床加工。粗、精加工分别在不同的机床上加工，既能充分发挥设备能力，又能延长精密机床的使用寿命。(3)、在机械加工工艺路线中，常安排有热处理工序。热处理工序位置的安排如下：为改善金属的切削加工性能，如退火、正火、调质等，一般安排在机械加工前进行。为消除内应力，如时效处理、调质处理等，一般安排在粗加工之后，精加工之前进行。为了提高零件的机械性能，如渗碳、淬火、回火等，一般安排在机械加工之后进行。如热处理后有较大的变形，还须安排最终加工工序。4.2.机械式防跑水水龙头加工方式4.2.1.车削加工车削加工：就是在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。几种典型的车削方式。车削内外圆柱面时，车刀沿平行于工件旋转轴线的方向运动。车削端面或切断工件时，车刀沿垂直于工件旋转轴线的方向水平运动。如果车刀的运动轨迹与工件旋转轴线成一斜角，就能加工出圆锥面。车削成形的回转体表面，可采用成形刀具法或刀尖轨迹法。车削加工是在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响小。切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。对于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。本机械式防跑水水龙头采用CA6230卧式车床。4.2.2.铣削加工 铣削是指使用旋转的多刃刀具切削工件，是高效率的加工方法。工作时刀具旋转（作主运动），工件移动（作进给运动），工件也可以固定，但此时旋转的刀具还必须移动（同时完成主运动和进给运动）。铣削用的机床有卧式铣床或立式铣床，也有大型的龙门铣床。这些机床可以是普通机床，也可以是数控机床。 铣削分端铣和周铣。端铣法是用铣刀端面上的切削刃铣削工件。周铣法是用铣刀圆周表面上的切削刃铣削工件。根据铣刀转向和工件的进给方向的一致与否，铣削也分为顺铣和逆铣。铣削的特征： 一、铣刀各刀齿周期性地参与间断切削 二、每个刀齿在切削过程中的切削厚度是变化的 铣削加工是一种常见的金属冷加工方式，和车削不同之处在于铣削加工中刀具在主轴驱动下高速旋转，而被加工工件处于相对静止。 车削加工和铣削加工的区别: 车削用来加工回转体零件，把零件通过三抓卡盘夹在机床主轴上，并高速旋转，然后用车刀按照回转体的母线走刀，切出产品外型来。车床上还可进行内孔，螺纹，咬花等的加工，后两者为低速加工。 数控车床可进行复杂回转体外形的加工。铣削是将毛坯固定，用高速旋转的铣刀在毛坯上走刀，切出需要的形状和特征。传统铣削较多地用于铣轮廓和槽等简单外形/特征。数控铣床可以进行复杂外形和特征的加工。铣镗加工中心可进行三轴或多轴铣镗加工，用于加工，模具，检具，胎具，薄壁复杂曲面，人工假体，叶片等。 在选择数控铣削加工内容时，应充分发挥数控铣床的优势和关键作用。适宜