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Z90型电动阀门装置及数控加工工艺的设计,数控（）班曹洪舟学号：,一简介,Z型电动阀门装置的工作原理是通过齿轮传动来实现的，是二级齿轮传动，即先由电机齿轮带动蜗杆齿轮，带动蜗杆，经过手柄带动拨环,使支杆销直立上档,再由蜗杆带动蜗轮，带动输出轴，而输出轴的转动带动了轴上的大伞齿轮，再由大伞齿轮带动小伞齿轮（即中转齿轮），再带动电器部分的行程开关上的小齿轮,经电器部分来完成工作.,二概述,多回转阀门电动装置，通称为Z型 。适用于阀瓣做直线运动的阀门，如闸阀、截止阀、隔膜阀、水闸阀等。用于阀门的开启、关闭或调节，是对阀门实现远控、集控和自控的必不可少的驱动装置。他们具有功能全、性能可靠、控制系统先进、体积小、重量轻、使用维护方便等特点。广泛用于电力、冶金、石油、化工造纸、污水处理等部门。阀门电动装置由六个部分组成，即电机、减速箱、控制机构、手一电动切换机构、手轮部件及电器部分。,三原始性能参数,1电动阀门装置公称转矩为900Nm 2最大控制转矩为1350Nm 3最小控制转矩为450Nm 4允许通过的阀杆直径为60mm 5输出转速为24rmin 6电机功率为2.2KW 7电动阀门装置的重量为128kg,Z型电动阀门装置,四设计图（a),(b) 蜗杆部装,(c) 蜗 杆 齿 轮,(d) 拨 环 部 装,(e) 支 杆,( f ) 支 杆 销,五设计夹具（）,1、连杆 2、油缸活塞杆 3、油缸 4、固定支架 5、压杆,设计夹具（）,1、油缸 2、油缸活塞杆 3、连杆 4、压杆 5、固定支架 6、被压工件,六电器元件表,代号名称型号规格KO,KC交流接触器CJX8-92FR热继电器JR16B1LSF闪光开关V-1571LSO,LSC行程开关HWK114TSO,TSC转矩开关WK1-12SO,SC,SS按钮LA11-A11D3TH热敏开关T111FU熔断器BLX-11CB开度表1-10mA1W1电位器WX10-3301M电机YDF1B变压器220V1,尾声,多谢各位领导观赏曹洪舟年月,产品型号 零件图号扬州职业大学 机械加工工艺过程卡片产品名称 下法兰 零件名称 下法兰 共 5 页 第 1 页材料牌号 45 钢 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 1 每台件数 备注工序号 工 序 内 容 车间 工段 设 备 工 艺 装 备 工 时（min）1 模 锻 锻2 车 内 外 圆 ， 两 端 面 留 精 车 余 量 金工 CA6140 游标卡尺，三爪卡盘 0.063 调 质 至 C40 热处理4 精 车 内 外 圆 至 要 求 ， 两 端 面 留 磨 削 余 量 金工 CA6140 游标卡尺，三爪卡盘 1.335 磨 两 端 面 至 加 工 要 求 金工 M120W 水平仪 16 钻 孔 8 9 至 要 求 金工 Z525B 游标卡尺，专用夹具 2.317 钻 4- 16 的 孔 金工 Z535 游标卡尺，专用夹具 1.828 发 蓝 热处理 Z5359 检 查标记 处数 签字 日期 标记 处数 更改文件号签字 日期 设计（日期）校对（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期）曹洪舟 5.20产品型号 零件图号扬州职业大学 机械加工工艺过程卡片产品名称 上法兰 零件名称 上法兰 共 5 页 第 2 页材料牌号 45 钢 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 1 每台件数 备注工序号 工 序 内 容 车间 工段 设 备 工 艺 装 备 工 时（min）1 模 锻 锻2 车 内 外 圆 ， 两 端 面 留 精 车 余 量 金工 CA6140 游标卡尺，三爪卡盘 0.063 调 质 至 C40 热处理4 精 车 内 外 圆 至 要 求 ， 两 端 面 留 磨 削 余 量 金工 CA6140 游标卡尺，三爪卡盘 1.335 磨 两 端 面 至 加 工 要 求 金工 M120W 水平仪 16 钻 孔 4 18 至 要 求 金工 Z525B 游标卡尺，专用夹具 2.317 钻 4 22 的 孔 金工 Z535 游标卡尺，专用夹具 1.828 发 蓝 热处理 Z5359 检 查标记 处数 签字 日期 标记 处数 更改文件号签字 日期 设计（日期）校对（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期）曹洪舟 5.20产品型号 零件图号扬州职业大学 机械加工工艺过程卡片产品名称 手动轴 零件名称 手动轴 共 5 页 第 3 页材料牌号 45 钢 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 1 每台件数 备注工序号 工 序 内 容 车间 工段 设 备 工 艺 装 备 工 时（min）1 模 锻 锻2 车 内 外 圆 ， 两 端 面 留 精 车 余 量 金工 CA6140 游标卡尺，三爪卡盘 0.063 调 质 至 C40 热处理4 精 车 内 外 圆 至 要 求 ， 两 端 面 留 磨 削 余 量 金工 CA6140 游标卡尺，三爪卡盘 1.335 磨 两 端 面 至 加 工 要 求 金工 M120W 水平仪 16 钻 孔 4 8 至 要 求 金工 Z525B 游标卡尺，专用夹具 2.317 丝 攻 4-M8 的 孔 金工 Z535 游标卡尺，专用夹具 1.828 发 蓝 热处理 Z5359 检 查标记 处数 签字 日期 标记 处数 更改文件号签字 日期 设计（日期）校对（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期）曹洪舟 5.20产品型号 零件图号扬州职业大学 机械加工工艺过程卡片产品名称 蜗杆盖 零件名称 蜗杆盖 共 5 页 第 4 页材料牌号 45 钢 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 1 每台件数 备注工序号 工 序 内 容 车间 工段 设 备 工 艺 装 备 工 时（min）1 模 锻 锻2 车 内 外 圆 ， 两 端 面 留 精 车 余 量 金工 CA6140 游标卡尺，三爪卡盘 0.063 调 质 至 C40 热处理4 精 车 内 外 圆 至 要 求 ， 两 端 面 留 磨 削 余 量 金工 CA6140 游标卡尺，三爪卡盘 1.335 磨 两 端 面 至 加 工 要 求 金工 M120W 水平仪 16 钻 孔 6 8 至 要 求 金工 Z525B 游标卡尺，专用夹具 2.317 扩 6 9.5 的 孔 金工 Z535 游标卡尺，专用夹具 1.828 发 蓝 热处理 Z5359 检 查标记 处数 签字 日期 标记 处数 更改文件号签字 日期 设计（日期）校对（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期）曹洪舟 5.20产品型号 零件图号扬州职业大学 机械加工工艺过程卡片产品名称 箱盖 零件名称 箱盖 共 5 页 第 5 页材料牌号 45 钢 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 1 每台件数 备注工序号 工 序 内 容 车间 工段 设 备 工 艺 装 备 工 时（min）1 模 锻 锻2 车 内 外 圆 ， 两 端 面 留 精 车 余 量 金工 CA6140 游标卡尺，三爪卡盘 0.063 调 质 至 C40 热处理4 精 车 内 外 圆 至 要 求 ， 两 端 面 留 磨 削 余 量 金工 CA6140 游标卡尺，三爪卡盘 1.335 磨 两 端 面 至 加 工 要 求 金工 M120W 水平仪 16 钻 孔 8 8 至 要 求 金工 Z525B 游标卡尺，专用夹具 2.317 扩 8- 9.5 的 孔 金工 Z535 游标卡尺，专用夹具 1.828 发 蓝 热处理 Z5359 检 查标记 处数 签字 日期 标记 处数 更改文件号签字 日期 设计（日期）校对（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期）曹洪舟 5.20实习小结在学校布置实习之前，自己其实早就有了这样的想法，通过实习工作逐步地接触社会。当拿到社会实践经历卡的时候，这个想法就更加坚定，更加成熟了。对于社会实践的思考也就更深了。实践是学习的一个重要环节，特别是对我们而言。在进入大学之前，我们所处的学习环境相对比较封闭，能够深入接触和了解的人比较有限，对于社会的认识仅仅限于我们自己的方式。也就是说，我们能够真正深入地认识社会，融入社会的机会很少。在大学里，我们所学的知识都有更强的实用性和针对性，是为我们将来的实际工作做准备的。因此，实践的重要性也就更凸显出来了。想要更好地学习，钻研和思考，我想，接触具体的东西是最直接有效的。实践是学习过程中一项必不可少的内容。我在扬州西博思科技发展有限公司的工作已有两个月了。在这一个半月里的生活是我由学校走入社会的第一步，对于我这样一个即将完成学业进入社会的人来说这是一个走入社会起了很重要的作用，让我对社会有了初步的认识，对企业有了一定的了解。感谢学校给了我们毕业前的实习机会，同时更要感谢中德给我提供的环境。 在西博思开始的几天我很不是适应，因为毕竟在学校学的知识还是不够的，甚至有些图纸都看不懂，当时我有点放弃的恋头，后来经厂里面的章师傅和戴师傅的教导，才让我有所转变！因为我只扬州职业大学 2要认真用心去做就会做好，年轻人做事更不能浮躁，一定要脚踏实地，其实这两位师傅只大我几岁，所以我们很容易交流，我把我的一些看发和他们交流。之后，我们之间的距离就更近了，很快两个月的实习期就结束了，实习结束那天，师傅们又和我做了一次交谈，交谈中他指出了我工作中的一些不足，当然也做了肯定，两个月后我成了西博思的一员，我能留在西博思，全是受他们的影响，现在想想真的应该好好感谢他们。两个月的工作熟悉很快就要结束了，在这两个月的时间中，熟练地掌握了电动阀门的装配了，之后我就进入了正常工作阶段，在工作中我遇到许许多多的问题，可我并没有泄气，因为我相信天道酬勤，只要努力就会成功，因为在西博思，只相信能力，所有人的机会都是均等的。我衷心的祝福扬州西博思科技发展有限公司能够持续健康的发展下去，在成功的道路上越走越远!0 4 数控（3） 班曹 洪 舟2007 年 4 月 10日 扬州市职业大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：Z90 型电动阀门装置及数控加工工艺的设计系 别： 机 械 工 程 系 专 业： 数控技术与应用 班 级： 04 数控（3）班 姓 名： 曹 洪 舟 学 号： 0401040301 指导教师： 张 建 宏 完成时间： 07 年 4 月 扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文I摘 要本毕业设计主要是设计 Z90 型电动阀门装置的主要零部件以及关键零部件的数控加工工艺。Z90 型电动阀门装置具有功能全、性能可靠、控制系统先进、体积小、重量轻、使用维护方便等特点。广泛用于电力、冶金、石油、化工造纸、污水处理等部门。用以控制阀门的开启、关闭和调节，可远距离控制，也可现场操作。Z90型电动阀门装置广泛应用于电力、冶金、石油、化工、造纸、造船、消防、供水、环保等众多行业。 是阀门实行远程控制、集中控制和自动控制必不可少的驱动装置。扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文II目 录第一章 课题简介 .11.1 Z90 型电动阀门概述 .11.2 本文的设计思路 .1第二章 Z90 型电动阀门的结构及工作原理概述 .22.1 Z90 型电动阀门的结构 .22.2 Z90 型电动阀门的工作原理 .22.3 Z90 型电动阀门装置的原始性能参数 .2第三章 Z90 型电动阀门装置主要零部件的设计 .33.1 齿轮的设计 .33.1.1 选择齿轮材料及热处理方法 .33.1.2 计算齿轮的许用应力 .33.1.3 齿轮的几何尺寸计算 .33.1.4 齿轮弯曲疲劳强度的计算 .43.1.5 校核齿轮齿面接触疲劳强度 .53.1.6 齿轮的实际圆周速度 .63.1.7 计算啮合力 .63.1.8 电动机的选择 .63.2 轴的设计 .73.2.1 选用轴的材料和初步估算轴径 .73.2.2 轴上受力分析 .73.2.3 确定危险截面并计算安全系数 .73.3 轴承的寿命计算 .103.3.1 计算内部轴向力 S.113.3.2 计算实际轴向力 .113.3.3 取系数 X、Y 值 .113.3.4 计算当量载荷 P.113.3.5 计算轴承额定寿命 Lh.123.4 选用键并校核强度 .123.4.1 输出轴上安装齿轮处选用键的内型 .123.4.2 电机齿轮固定键的内型 .13扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文III3.5 箱体的设计 .133.6 齿轮和轴的润滑油的选择 .133.7 工件压机构紧及夹具 .143.8 电器元件及控制机构 .15第四章 关键零部件的数控加工工艺设计 .184.1 概述 .184.1.1 数控加工工艺的概念 .194.1.2 数控加工工艺特点 .204.1.3 数控加工的工艺适应性 .204.1.4 数控加工零件的工艺性分析 .214.2 数控加工工艺 .224.2.1 零件图样工艺分析 .224.2.2 制定工艺过程 .234.2.3 选择刀具 .234.2.4 确定切削用量 .234.3 三维造型及 CAM 模拟加工 .23第五章 本文小结 .25参考文献 .26致 谢 .27扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文1第一章 课题简介阀门电动装置是阀门的驱动装置，用以驱动和控制阀门的开启和关闭。Z90型电动阀门装置的工作原理是通过齿轮传动来实现的，是二级齿轮传动，即先由电机齿轮带动蜗杆齿轮，带动蜗杆，经过手柄带动拨环,使支杆销直立上档, 再由蜗杆带动蜗轮，带动输出轴，而输出轴的转动带动了轴上的大伞齿轮，再由大伞齿轮带动小伞齿轮（即中转齿轮） ，再带动电器部分的行程开关上的小齿轮，经电器部分来完成工作。广泛应用于电力、冶金、石油、化工、造纸、造船、消防、供水、环保等众多行业。 是阀门实行远程控制、集中控制和自动控制必不可少的驱动装置。1.1 Z90 型电动阀门概述Z90 型电动阀门装置，通称为多回转阀门电动装置，适用于阀瓣做直线运动的阀门，如闸阀、截止阀、隔膜阀、水闸阀等。它用于阀门的开启、关闭或调节，是对阀门实现远控、集控和自控必不可少的驱动装置。他们具有功能全、性能可靠、控制系统先进、体积小、重量轻、使用维护方便等特点，广泛用于电力、冶金、石油、化工造纸、污水处理等部门。1.2 本文的设计思路由于 Z90 型电动阀门装置的内部结构大部分都采用齿轮传动来完成，所以本文设计上先应从齿轮着手，再确定电动机的型号，再确定轴，轴承，键，以及工件机构和夹具的设计。最后对关键零部件的数控加工工艺进行了设计。扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文2第二章 Z90 型电动阀门的结构及工作原理概述2.1 Z90 型电动阀门的结构Z90型电动阀门装置由六个部分组成，即电机、减速箱、控制机构、手一电动切换机构、手轮部件及电器部分。2.2 Z90 型电动阀门的工作原理Z90 型电动阀门装置的工作原理是通 过齿轮传动来 实现的，是二级齿轮传动，即先由电机齿轮带动蜗杆齿轮，带动蜗杆，经过手柄带动拨环,使支杆销直立上档,再由蜗杆带动蜗轮，带动输出轴，而输出轴的转动带动 了轴上的大伞齿轮，再由大伞齿轮带动小伞齿轮（即中转齿轮） ，再带动电器部分的行程开关上的小齿轮，经电器部分来完成工作。2.3 Z90 型电动阀门装置的原始性能参数1电动阀门装置公称转矩为 900Nm。2最大控制转矩为 1350 Nm。3最小控制转矩为450 Nm。4允许通过的阀杆直径为 60mm5输出转速为 24rmin。6电机功率为 2.2KW。7电动阀门装置的重量为 128kg。扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文3第三章 Z90 型电动阀门装置主要零部件的设计3.1 齿轮的设计3.1.1 选择齿轮材料及热处理方法根据工作要求，选用多齿轮传动。在箱体内，没有特殊要求，从降低成本、减小结构尺寸和易于选材的原则出发，决定蜗杆齿轮选用 45 钢调质，齿面硬度为 217255HBS。3.1.2 计算齿轮的许用应力1）计算许用接触应力查教材，得齿轮的接触疲劳极限别为：齿轮（217255） 1=580MPalimH 1= Zn1 1/ S =580/1.1=527.3 MpalimH2）计算许用弯曲应力 F由教材查得：齿轮（217255HBS） lim1=440 MpaF齿轮弯曲许用应力为： 1= Yn1 lim1S F=14401.4=314.3 Mpa。FF3.1.3 齿轮的几何尺寸计算齿轮的设计计算求出齿轮的模数m 312FdSZYKT扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文4= 207.689.138.2=1.355将齿轮模数为标准值，所以，取 m=23.1.4 齿轮弯曲疲劳强度的计算计算齿轮的模数m 3FdSzYKT21式中： m-齿轮的模数K-齿轮的载荷系数T -小齿轮传递的名义转矩 N1 -圆柱齿轮的齿宽系数dZ -齿轮系数1Y -齿轮的复合齿形系数FSY -齿轮的重合度系数 -齿轮的许用弯曲应力F确定公式内的各计算数据值 、选定齿轮的参数 Z =20， Z =iZ =4.3320=86.6 取 Z =88121 2查机械设计实用手册 ，可得 =0.7d 、计算齿轮的名义转矩T =9550P/n =95501.5/1400=10.23（Nm）=10230（Nmm）11 计算齿轮的载荷系数 K查机械设计实用手册 ，因电机为短时工作制，额定持续工作时间为 10 分钟。载荷平稳，所以取 K =1.0。所以，初步估计转速 V=24m/sA扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文5查机械设计实用手册可得，K V=1.4，K =1.15，K =1.13则 =1.883.2（1/ Z +1/Z ）cosa12=1.883.2（1/201/88）1=1.7055式中： -齿轮的端面重cos -齿轮的螺旋角系数K -齿轮间的载荷分配系数K -齿轮齿向载荷分配系数则 K=K K K KAV=1.01.41.151.13=1.82 、查取齿轮的复合系数 YFS根据机械设计实用手册查得，Y =4.2，Y =3.551FS2FS式中：Y -齿轮的复合齿形系数 FS 、计算齿轮的 Y / SFY / =4.2/210=0.021F1Y 2S/ =3.15/210=0.0152所以 Y / Y / 1F1FS2 、计算齿轮的重合系数Y =0.250.75/ =0.250.75/1.7055=0.6898a3.1.5 校核齿轮齿面接触疲劳强度=Z Z ZHEubdKT21式中：ZE=189.8 ，Z =2.5，Z =0.76 =MpaH34a705.1扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文6-齿轮齿面接触疲劳强度HZ -材料的弹性系数EZ -齿轮节点区域系数HZ -齿轮重合度系数K-齿轮的载荷系数U -两齿轮的齿数比则， =Z Z Z HEubdKT21=189.8 3.41082.76.05=1023.15(Mpa)所以，接触疲劳强度足够。3.1.6 齿轮的实际圆周速度V=d1n1/601000=3.141460251.72/601000=1.02（m/s）3.1.7 计算啮合力圆周力Ft=2T1/d1=3733(N)径向力Fr= Fttan n/cos=1372(N)轴向力F= F rtan=532(N)3.1.8 电动机的选择（1）电动机的型号扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文7初选电动机型号：采用YDF2-W户外型三相异步电动机该电机为短时工作制，额定持续工作时间为10分钟。载荷平稳，对启动无特殊要求，启动性能较好，所以选用YDF2-W户外型三相异步电动机，电压为380V。电机为外购，所选电动机额定功率为2.2kw。（2）确定电动机的转速电动机的额定转速是根据生产要求而选定。在确定电动机额定转速时，要考虑装置的传动比，两者相互配合，经过技术，经济方面全面考虑才能确定。所以选用的电动机转速要求不低24r/min。3.2 轴的设计3.2.1 选用轴的材料和初步估算轴径输出轴的设计（如图 1 所示）轴的材料选用 45.粗加工后进行调质处理便能满足使用要求。45 经调处理后，硬度为 217215HBS，由机械设计基础查表得：B=650MPa， S=360MPa， -1=300MPa， -1=60 MPa。3.2.2 轴上受力分析齿轮分度圆上的切向力Ft=2000T/d1=2000614.67/（872/cos）=6970.5（N）齿轮的径向力Fr=Ft=tann/cos=6970.50.364/0.986=2550（N）齿轮的轴向力Fx=Fttan=6970.5tan10=1139.4（N）3.2.3 确定危险截面并计算安全系数根据轴的结构尺寸,可知道截面处弯矩最大,且受转矩,又有过盈联接的应力集中,键槽的应力集中。以下将逐个校核之：扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文8（1） 、校核截面的安全系数（如图 2 所示）由公式（24-9）及（24-10）,可知,n =mak1n =mak1式中：1、,1-对称循环下材料试件的扭剪疲劳极限k ，k -弯曲，扭剪时的有效应力集中系数-表面品质系数， 弯曲，扭剪的绝对尺寸影响系数 ， -材料拉伸，扭剪的平均应力计算系数 ， -正应力，扭剪应力的平均应力m式中： 由机械设计使用手册表 24-1 查得， =238Nmm . 1 12=138N/mm k 、 ，k 由表 24-16 可以知道，过盈配合的应力集中系数远大于12键槽的，故只按过盈配合考虑即可。查得，k =2.6，k =1.88。 查表 24-19，取 =0.92 查表 24-13，得 =0.84， =0.78 ， 查表 24-24，得 =0.34， =0.21 则 = =M /wamxD=320/8.18=39(N/mm2)W 由表 24-27 可以知道，单键槽 d=46mm 时，W=8.18cm ,Wp=17.1 cm . 22=Fx/A=0m因为 ，Fx 为 D 截面以左的轴向应力，D 截面以右（即，受转矩的一段）不受轴向力。扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文9= =T/Wam= =17.9（N/mm ）1.72642 将上列诸值代入公式，n =034.8.09276=2.6n = 9.172.08.913=2.9代入式中n= = =1.942n29.6.图 1 输出轴垂 直 受 力 图扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文10图 2 危险截面系数3.3 轴承的寿命计算以输出轴轴承为例，轴承已初选型号为 6404 的单列向心推力球轴承查机械设计实用手册表 25-24，得如下数据：额定动载荷 C=29.2KN,e=0.25,Y=2.5载荷系数 f =1.1p温度系数 由前面的计算可知： R =1994N, R =556NAYBY即轴承的径向力： F = R =1994N, F = R =556r r3.3.1 计算内部轴向力 SS =F /2YAr= =398.8（N）5.2194S =F /2Y Br= =111.2（N）.63.3.2 计算实际轴向力F =maxS S F aAAB2a扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文11=max398.8,11.21139=398.8（N）F =maxS ,S F aBBA2a=max11.2,398.81139=1537（N）3.3.3 取系数 X、Y 值F /F =398.8/1537=0.26eaArF /F =1573/556=2.8eBr由机械设计实用手册查表得X =X =0.65,ABY =Y =2.63.3.4 计算当量载荷 PP =f （X F Y F ）AArAa=1.1（0.6515372.6398.8）=2239.5（N）P =f （X F Y F ）BpBrBa=1.1（0.655562.61573）=4896.3（N）3.3.5 计算轴承额定寿命 Lh因为 P P ，所以轴承的额定寿面为 Lh：BAL =h3601BtPcfn扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文12=184757（h）若该电动阀门使用期限为 10 年，若每年以 300 工作日计，则，轴承的预期寿命为：L=823005=24000（h）由于 LhL，所以该轴承合乎要求。3.4 选用键并校核强度3.4.1 输出轴上安装齿轮处选用键的内型A型键1475GB/T10961970。由机械设计实用手册表27-23，查得，键的宽度b=14mm，键的高度为h=9mm,键的长度L=45mm,键槽深t=3.5mm则键的工作长度为L =Lb=4514=31mm.2由前面的计算可以知道,T =667.4mm,d =46mm。1因为对于按标准选择的平键连接，具有足够的剪切强度，鼓按挤压强度进行强度校核。则 =4T/dhLP= 5.3946107=143.2（Mpa）由教材查表得，键的许用挤压应力P=（125150）Mpa。显然PP，故，连接强度达到，能够满足要求，安全。3.4.2 电机齿轮固定键的内型A 型键 1052GB/T10961979。由机械设计实用手册表 27-23，得b=10mm,h=8mm,L=63mm,t=5.0mm则键的工作长度 L =Lb/2=635/2=60.5mm3由前面的计算可以知道， T =667.4Nm d =36mm2则 P=4T/dhL扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文13= 5.608314.73=143.2（Mpa）同样，故，连接强度达到，能够满足要求，安全。3.5 箱体的设计根据工作的要求以及从降低成本、减小结构尺寸和易于选材的原则出发，决定箱体选用 45 钢调质，（1）木模铸造、清砂（2）热处理，人工时效（3）清除浇冒口及毛刺（4）非加工面打底漆3.6 齿轮和轴的润滑油的选择由于齿轮圆周速度 V12m/s，因而采用浸油润滑。电动阀门选用润滑油牌号：N46 机械润滑油。电动阀门传动所需用油量：按每传递 1KW 的功率时，需要的用油量为V=0.350.75L 计算。V= （0.350.75）4=1.42.8故，实际用油量为 V1=2.5L3.7 工件压机构紧及夹具在工厂从事技术工作时，时常碰到要设计工装夹具。工装夹具有两个功能：一是定位，应按被加工零件的精度和定位基准设计，技术人员比较好掌握；二是夹紧或压紧，由于零件和工况的不同，选取何种机构常是技术人员要仔细斟酌的问题。 （如图3，4所示）第 一 种 ：扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文141、 连 杆 2、 油 缸 活 塞 杆 3、 油 缸 4、 固 定 支 架 5、 压 杆图 3 工件夹具（一）第二种：扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文151、油缸 2、油缸活塞杆 3、连杆 4、压杆 5、固定支架 6、被压工件图4 工件夹具（二）3.8 电器元件及控制机构（如表 3.1 所示）电器元件表代号 名称 型号规格 数量KO,KC 交流接触器 CJX8-9 2FR 热继电器 JR16B 1LSF 闪光开关 V-157 1LSO,LSC 行程开关 HWK11 4TSO,TSC 转矩开关 WK1-1 2SO,SC,SS 按钮 LA11-A11D 3TH 热敏开关 T11 1FU 熔断器 BLX-1 1CB 开度表 1-10mA 1W1 电位器 WX10-330 1M 电机 YDF 1B 变压器 220V 1表3.1 电器元件表控制机构：扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文16由转矩控制机构，行程控制机构及可调式开度指示器组成。（1）转矩控制机构：由曲矩，碰块，凸轮，分度盘，支板和微动开关组成。当输出轴受到一定的阻转矩后，蜗杆除旋转外，还产生轴向位移，带动曲矩旋转，同时 使碰块也产生一角位移，从而压迫凸轮，使支板上抬。当输出轴上的转矩增大到预定值时，则支板上抬直至微动开关动作，切断电源，电机停转，以实现对电动装置输出转矩的控制。（2）行程控制机构：由十进位齿轮组，顶杆，凸轮和微动开关组成，简称计数器。其工作原理是由减速箱内的一主动小齿轮带动计数器工作。如果计数器按阀门开或关的位置已调整好，当计数器随输出轴转到预先调整好的位置时，则凸轮将被转动 90 度，压迫微动开关动作，切断电源，电机停转，以实现对电动装置行程的控制。为了控制较多转圈数的阀门，可调整凸轮转 180 度或 270 度再压迫微动开关动作。（3）可调式开度指示器：由减速齿轮组，调节齿轮，阀门开度表盘，凸轮，微动开关及电位器组成。在现场调试时可根据所配阀门开关的圈树，将调节齿轮调整到所需位置，并与减速齿轮组吻合。当阀门在开启或关闭的过程中，开度盘经减速后转动，指示阀门的开关量，指示角度与阀门开关量同步，供远传指示阀门位置用。根据用户的需要，可增设中途开关。扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文17第四章 关键零部件的数控加工工艺设计4.1 概述数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（cutter location point 简称 CL 点） 。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。数控编程是目前CAD/CAPP/CAM 系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。数控编程技术涉及制造工艺、计算机技术、数学、计算几何、微分几何、人工智能等众多学科领域知识，它所追求的目标是如何更有效地获得满足各种零件加工要求的高质量数控加工程序，以便更充分地发挥数控机床的性能、获得更高的加工效率与加工质量。数控编程是实现数控加工的重要环节，特别是对于复杂零件加工，编程工作的重要性甚至超过数控机床本身。在现代生产中，由于产品形状及质量信息往往需要通过坐标测量机或直接在数控机床上测量来得到，测量运动指令也有赖于数控编程来产生，因此数控编程对于产品质量控制也有着重要的作用。数控编程是从零件图纸到获得合格的数控加工程序的全过程，其主要任务是计算加工走刀中的刀位点（Cutter Location Point，简称 CL 点） 。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。一般来说，数控编程的主要内容包括：分析零件图样、确定加工工艺过程、数学处理、编写零件加工程序、输入数控系统、程序检验及首件试切。根据问题复杂程度的不同，数控加工程序可通过手工编程或计算机自动编程来获得。目前计算机自动编程采用图形交互式自动编程，即计算机辅助编程。这种自动编程系统是 CAD（计算机辅助设计）与 CAM（计算机辅助制造）高度结合的自动编程系统，通常称为 CAD/CAM 系统。为适应复杂形状零件的加工、多轴加工、高速加工、高精度加工和高效率加工的要求，数控编程技术向集成化、只能化、自动化、易用化和面向车间编程等方向发展。在开发 CAD/CAM 系统时面临的关键技术有：（1） 复杂形状零件的几何建模对于基于图纸以及型面特征点测量数据的复杂形状零件数控程序，其首要环节是建立被加工零件的几何模型。复杂形状零件几何建模的主要技术内容包括：扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文18曲线曲面生成、编辑、裁剪、拼接、过渡、偏置等。（2） 加工方案与加工参数的合理选择数控加工的效率与质量有赖于加工方案与加工参数的合理选择，其中刀具、刀轴控制方式、走刀路线和进给速度的自动优化选择与自适应控制是近年来重点研究的问题。其目标是在满足加工要求、机床正常运行和一定的刀具寿命的前提下具有尽可能高的加工效率。（3） 刀具轨迹生成刀具轨迹生成是复杂形状零件数控加工中最重要同时也是研究最为广泛的内容，能否生成有效的刀具轨迹直接决定了加工的可能性、质量与效率。刀具轨迹生成的首要目标是使所生成的刀具轨迹能满足无干涉、无碰撞、轨迹光滑、切削负荷光滑并满足要求、代码质量高。同时，刀具轨迹生成还应满足通用性好、稳定性好、编程效率高、代码量小等条件。（4） 数控加工仿真尽管目前在工艺规划和刀具轨迹生成等技术方面已取得很大进展，但由于零件形状的复杂多变以及加工环境的复杂性，要确保所生成的加工程序不存在任何问题仍十分难，其中最主要的有加工过程中的过切与欠切、机床各部件之间的干涉碰撞等。对于高速加工，这些问题常常是致命的。因此，实际加工前采取一定的措施对加工程序进行检验并修正是十分必要的。数控加工仿真通过软件模拟加工环境、刀具路径与材料切除过程来检验并优化加工程序具有柔性好、成本低、效率高且安全可靠等特点，是提高编程效率与质量的重要措施。（5） 后置处理后置处理是数控加工编程技术的一个重要内容，它将通过前置处理生成的刀位数据转换成适合于具体机床数据数控加工程序。其技术内容包括机床运动学建模与求解、机床结构误差补偿、机床运动非线性误差校核修正、机床运动的平稳性校核修正、进给速度校核修正及代码转换等。因此，有效的后置处理对于保证加工质量、效率与机床可靠运行具有重要作用。数控机床按照工艺用途分为数控车床、数控铣床、加工中心、数控磨床等类型。4.1.1 数控加工工艺的概念数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文19数控加工的工艺设计必须在程序编制工作开始以前完成，因为只有工艺方案确定以后，编程才有依据。工艺方案的好坏不仅会影响机床效率的发挥，而且将直接影响零件的加工质量。根据大量加工实例分析，工艺设计考虑不周是造成数控加工差错的主要原因之一。数控加工工艺主要包括如下内容：1 选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。2 分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求，确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。如划分工序、处理与非数控加工工序的衔接等。3 加工工序、工步的设计。如选取零件的定位基准，夹具、辅助方案的确定、确定切削用量等。4 数控加工程序的调整。选取对刀点和换刀点，确定刀具补偿，确定加工路线。5 分配数控加工中的加工余量。6 处理数控机床上的部分工艺指令。7 首件试加工与现场问题处理。8 数控加工工艺文件的定型与归档。4.1.2 数控加工工艺特点数控加工工艺和普通机床加工工艺相比较，遵循的基本原则和使用的方法大致相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因此形成了以下特点：1 数控加工的工序内容比普通机床的加工内容复杂。数控机床上通常安排较复杂的工序，部分工序在普通机床上难以完成。2 数控加工工艺内容要求具体详细。在普通机床上加工时由操作者在加工中灵活掌握，并可通过适时调整来处理的工艺问题，如工序内工步的安排，刀具尺寸、加工余量、切削用量、对刀点、换刀点、走到路线的确定问题，在数控加工时必须事先具体详细地设计和安排。4.1.3 数控加工的工艺适应性根据数控加工的优缺点及国内外大量应用实践，一般可按工艺适应程度将零件分为下列 3 例：一、最适应类1.形状复杂，加工精度要求高，用通用加工设备无法加工或虽然能加工但难扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文20保证产品质量的零件；2.用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件；3.具有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒形零件；4.必须在一次装夹中合并完成铣、镗、铰或攻螺纹等多工序的零件。对于上述零件，可以先不要过多地考虑生产率与经济上是否合理，而首先应考虑能不能把他们加工出来，要着重考虑可能性的问题。只要有可能，都应把采用数控加工作为优选方案。二、较适应类较适应类数控加工的零件大致有以下几种：1.在通用机床加工时易受人为因素干扰，零件价值又高，一旦质量失控造成重大经济损失的零件；2.在通用机床上加工必须制造复杂的专用工装的零件；3.需要多次更改设计后才能定型的零件；4.在通用机床上加工需要做很长时间调整的零件；5.用通用机床加工时，生产效率很低或体力劳动强度很大的零件。这类零件在首先分析其加工性以后，还要在提高生产效率及经济效益方面做全面衡量，一般可把他们作为数控加工的主要选择对象。三、不适应类1.生产批量大的零件（当然不能排除其中个别工序用数控机床加工） ；2.装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件；3.加工余量很不稳定，且数控机床上无在线检测系统可自动调整零件坐标位置的零件；4.必须用特定的工艺装备协调加工的零件。以上零件采用数控加工后，在生产效率与经济性方面 一般无明显改善，更有可能弄巧成拙得不偿失，故一般不应作为数控加工的选择对象。4.1.4 数控加工零件的工艺性分析数控加工工艺性分析涉及内容很多，从数控加工的可能性和方便性分析，应主要考虑：1零件图纸上尺寸数据标注的原则（1）零件图纸上尺寸标注应符合编程方便的特点扬 州 职 业 大 学 毕 业 论 文21在数控加工图上，宜采用以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种方法，既便于编程，也便于协调设计基准、工艺基准、检测基准与编程零点的设置和计算。（2）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分自动编程时要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。在分析零件图时，要分析几何元素的给定条件是否充分，如果不充分，则无法对被加工零件进行造型，也就无法编程。2零件各加工部位的结构（1）零件所要求的加工精度、尺寸公差应能得到保证。（2）零件呢内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸，尽可能减少刀具规格和换刀次数。4.2 数控加工工艺4.2.1 零件图样工艺分析（1）结构分析。由图 5 可知，该零件的加工轮廓由圆形曲线、直线构成，直线部分宜在数控车床上车削，而曲线部分则选用数控铣床加工更加合适。图 5 离合套（2）精度分析该零件的曲线制造公差为 0.2mm，其余尺寸公差都为 IT12 级，表面粗糙均为 Ra
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