球阀阀体制造工艺及夹具设计

长江大学工程技术学院
毕业设计(论文)
题目名称球阀阀体制造工艺及夹具设计
学院机械工程学院
专业班级
学生姓名
指导教师
辅导教师
时间2016年6月至2016年12月
目录
任务书 (Ⅰ)
开题报告 (Ⅱ)
指导教师审查意见 (Ⅲ)
评阅师评语 (Ⅳ)
答辩会议记录 (Ⅴ)
中文摘要.......................................................................................Ⅵ英文摘要 (Ⅶ)
1前言 (1)
2选题背景.......................................................................................2 3方案论证 (3)
3.1工艺规程的制
定 (3)
4过程论述 (5)
4.1球阀阀体的分析 (5)
4.2工艺规程的设计 (7)
4.3选择加工设备、刀具、量具 (9)
4.4确定切削用量 (11)
4.5夹具设计 (22)
5结果分析 (2)
6
结论.......................................................................................27参考文献 (28)
致谢 (29)
长江大学工程技术学院毕业设计任务书
系：机械系专业：机械设计制造及其自动化班级：
学生姓名：指导教师/职称：
1.毕业设计题目：
球阀阀体制造工艺及夹具设计
2.毕业设计起止时间：2016年09月11日～2017年6月1日
3．毕业设计所需资料及原始数据
加工对象：球阀阀体，相关要求见图样。

加工能力：300件/年
工装要求：钻孔工序夹具设计
[1]《机械制造工艺学》王先逵主编（机械工业出版社）
[2]《机械制造工艺及机床夹具》刘守勇主编（机械工业出版社）
[3]《机床夹具设计》王秀伦、边文义、张运祥编著（中国铁道
出版社）
[4]《机床夹具设计》王启平著（哈尔滨工业大学出版社）
[5]《金属机械加工工业人员手册》《金属机械加工工业人员手册》
修订组（上海科学技术出版社）
[6]《机械结构设计》卢耀祖、郑惠强著（同济大学出版社）
[7]专用夹具的设计方法（上）林晓磊、宋若峰山东机械2004年
第03期
[8]专用夹具的设计方法（下）林晓磊、宋若峰山东机械2004年第03期
[9]机床夹具的设计李青机械工程及自动化2004年第06期
[10]专用加工设备夹具的设计及应用李卫民大众科技2005年第11期
4．毕业设计应完成的主要内容
1.开题报告一份；
2.设计说明书一份，包括阀体工艺设计和夹具设计分析及计算；
3.设计图样一份，包括装配图和主要零件图。

5．毕业设计的目标及具体要求（对外文翻译提出具体要求）
6、完成毕业设计所需的条件及上机时数要求
必要的设计手册和工具书，上机时数200机时
7、任务书下达日期2016 年6月20 日指导教师(签字)
长江大学工程技术学院
毕业设计（论文）开题报告
题目名称球阀阀体制造工艺及夹具设计学院机械工程学院
专业班级机械61301
学生姓名洪兴安
指导教师眭满仓/副教授
辅导教师眭满仓/副教授
开题报告时间2016年7月10日
球阀阀体制造工艺及夹具设计
学生：洪兴安，机械工程学院
指导教师：眭满仓，机械工程学院
一、题目来源
题目来源于生产实际。

二、研究（设计）目的和意义
球阀阀体的制造工艺规程及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行毕业设计之后的下一个教学环节。

正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。

本次设计也要培养自己的自学及创新能力。

因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。

所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论及生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。

三、阅读的主要参考文献
邹青主编机械制造技术基础课程设计指导教程北京：机械工业出版社2004，8
赵志修主编机械制造工艺学[M] 北京：机械工业出版社1984，2
孙丽媛主编机械制造工艺及专用夹具设计指导[M] 北京：冶金工业出版社2002，12
李洪主编机械加工工艺手册[M] 北京：北京出版社1990，12
邓文英主编金属工艺学北京：高等教育出版社2000黄茂林主编机械原理重庆：重庆大学出版社2002，7
丘宣怀主编机械设计北京：高等教育出版社1997
储凯许斌等主编机械工程材料重庆：重庆大学出版社1997，12
廖念钊主编互换性及技术测量北京：中国计量出版社2000，1
10，乐兑谦主编金属切削刀具[M] 北京：机械工业出版社1992，12
11，李庆寿主编机床夹具设计[M] 北京：机械工业出版社1983，4
12，陶济贤主编机床夹具设计[M] 北京：机械工业出版社1986，4
13，机床夹具结构图册贵州：贵州人民出版社1983，7
14，龚定安主编机床夹具设计原理[M] 陕西：陕西科技出版社，1981,7
15，李益民主编机械制造工艺学习题集[M] 黑龙江：哈儿滨工业大学出版社1984, 7
16, 周永强等主编高等学校毕业设计指导[M] 北京：中国建材工业出版社2002,12
17，李益民等主编机械制造工艺设计简明手册[M] 北京：机械工业出版社1992，12
18，徐鸿本等主编切削手册北京：机械工业出版社2003，11
四、国内外现状和发展趋势
球阀(ball valve ），标准GB/T21465-2008《阀门术语》中定义为：启闭件（球体）由阀杆带动，并绕球阀轴线作旋转运动的阀门。

亦可用于流体的调节及控制，其中硬密封V型球阀其V型球芯及堆焊硬质合金的金属阀座之间具有很强的剪切力，特别适用于含纤维、微小固体颗料等的介质。

而多通球阀在管道上不仅可灵活控制介质的合流、分流、及流向的切换，同时也可关闭任一通道而使另外两个通道相连。

本类阀门在管道中一般应当水平安装。

球阀按照驱动方式分为：气动球阀，电动球阀，手动球阀。

球阀(ball valve)问世于20世纪50年代，随着科学技术的飞速发展，生产工艺及产品结构的不断改进，在短短的40年时间里，已迅速发展成为一种主要的阀类。

在西方工业发达的国家，球阀的使用正在逐年不断的上升。

在我国，球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业，在国民经济中占有举足轻重的地位。

它具有旋转90度的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。

球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。

球阀最适宜做开关、切断阀使用，V型球阀。

电动阀门除应注意管道参数外，尚应特别注意其使用的环境条件，由于电动阀门中的电动装置是一机电设备，其使用状态受其使用环境影响很大。

通常状态下，电动球阀、蝶阀在以下环境使用要特别注意。

五、主要研究（设计）内容、关键问题及解决思路
5.1 主要研究（设计）内容
在产品的机械制造过程中，大部分工作是机械加工。

机械加工主要是指通过金属切削的方法改变毛坯的形状，尺寸的过程。

虽然随着加工技术的发展，电火花加工，激光加工，电解加工及快速成型法等新的特种加工方法开始被用来进行金属的加工，但目前仍然主要是应用金属切削刀具来进行切削加工。

图是一个典型的金属切削的示例。

由图可知，机床通过夹具装夹工件，同时也夹持切削刀具。

加工时，机床根据选好的切削参数提供工件及刀具的相对运动，即产生切削加工。

这里，机床（卡具）——刀具——工件组成了机械加工工艺系统。

运用相关计算机软件对于产品进行分析，同时绘制总装配图、部件图和零件图
随着机械制造业的不断发展，社会对生产率的要求也越来越高，因此，大批量生产成为时代的要求，机械制造毕业设计涉及的内容比较多，它是基础课，技术基础课以及专业课的综合，是在学完机械制
造技术基础和全部专业课，并进行了专业实习实习的基础上进行的，是我们对所有课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

本次毕业设计使我们能综合运用机械制造的基本理论，并结合生产实践中学到的技能知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册，图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。

工艺规程：1.确定毛坯的制造形式、2.基面的选择、3.制定工艺路线、
4.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定、
5.确定切削用量及基本工时
5.2关键问题
1.确定毛坯的制造形式、
2.基面的选择、
3.制定工艺路线、
4.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定、
5.确定切削用量及基本工时
5.3解决思路
1.深入生产实践调查研究
在深入生产实践调查研究中，应当掌握下面一些资料：工程图纸，工艺文件，生产纲领，制造及使用夹具情况等。

2.确定工件的定位方法和刀具的导向方式
工件在夹具中的定位符合定位原理。

合理地设置定位件和导向件。

设计定位件和导向件时，应尽量采用通用标准。

3.确定工件的夹紧方式和设计夹紧机构
夹紧力的作用点和方向应符合夹紧原则。

进行夹紧力的分析和计算，以确定加紧元件和传动装置的主要尺寸。

4.确定夹具其他部分的结构形式
如分度装置，对刀元件和夹具体等
5.绘制夹具总装配图
在绘制总装配图时，尽量采用1：1比例，主视图应选取面对操作者的工作位置。

绘图时，先用红线或双点划线画出工件的轮廓和主要表面，如定位表面，夹紧表面和被加工表面等。

其中，被加工表面用网纹线或粗实线画出加工余量。

工件在夹具上可看成是一个假想的透明体，按定位元件，导向元件，夹紧机构，传动装置等顺序，画出具体结构。

6.标注各部分主要尺寸，公差配合，和技术要求
7.标注零件编号及编制零件明细表
在标注零件编号时。

标准件可直接标出国家标准代号。

明细表要注明夹具名称，编号，序号，零件名称及材料，数量等。

8.绘制家具零件图
拆绘夹具零件图的顺序和绘制夹具总装配图的顺序相同。

六、完成毕业设计（论文）所必须具备的工作条件
所必须具备的工作环境：
熟练使用CAD制图软件，能够绘制零件图及装配图；熟悉各部件的结构，能够准确的计算出相关数据；如遇不懂的问题能查阅相关资料并及指导老师较好的沟通找出解决方法：熟练使用Word文档辅助毕业设计（论文）的完成。

七、预期成果（达到目标）
通过这次的毕业设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入社会打下了良好的基础。

八、工作的主要阶段、进度及时间安排
（一）主要阶段：
（1）根据设计题目查阅相关资料，以了解设计过程、计算方法以及注意事项。

（2）完成开题报告及外文翻译任务。

（3）根据设计方案确定阀体主要零部件结构。

（4）进行工艺设计确定工作零件尺寸。

（5）对主要零部件进行强度校核
（6）绘制装配图和非标准零件图。

（7）撰写并打印设计说明书，准备答辩。

（二）进度及时间安排
（1）2016年6月20日：领取任务书，查阅相关资料
（2）2016年6月20日—7月10日：阅读并翻译及毕业设计相关的外文资料
（3）2016年6月20日—7月10日：撰写开题报告
（4）2016年7月10日—12月25日：完成正文的撰写及打印（5）2016年12月26日—28日：准备答辩
九、指导教师审查意见
长江大学工程技术学院毕业设计(论文)指导教师审查意见
长江大学工程技术学院毕业设计(论文)评阅教师评语
长江大学工程技术学院毕业设计(论文)答辩记录及成绩评定
球阀阀体制造工艺及夹具设计
学生：，机械工程学院
指导教师：，机械工程学院
[摘要]：机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。

机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。

我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。

从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。

球阀阀体的加工工艺规程及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行毕业设计之后的下一个教学环节。

正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。

本次设计也要培养自己的自学及创新能力。

因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。

所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论及生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。

本设计选用轴承座来进行工艺编制及夹具设计，以说明书、绘图为主，设计手册及国家标准为附来进行详细说明。

[关键词]：机械制造业；球阀阀体；夹具设计
Ball valve manufacturing process and fixture design
Student：；College of Mechanical Engineering
Director：；College of Mechanical Engineering
Abstract:Machinery manufacturing is a manufacturing location and size of the parts and products, and to equip them into mechanical equipment industry. Machinery manufacturing products can be directly for the use of people, can also provide other industry production equipment, society has all kinds of mechanical or mechanical manufacturing products. Our life cannot leave the manufacturing industry, manufacturing industry is an important industry of national economy development, therefore, is the important basis for the development of a country or a region and the strong support. From a certain sense, the level of machinery manufacture is to measure a national comprehensive strength of national economy and the important index of scientific and technological level. Hydraulic valve block processing procedures and its drilling, tapping 6 - M8 threaded fixture design is finished learning mechanical drawing, mechanical manufacturing technology foundation, mechanical design, mechanical engineering materials for next after the graduation design teaching. Correctly solve a part in the processing of positioning, clamping and craft route, process determine the problem such as size, and special fixture design, guarantee the quality of parts. This design also want to develop their ability of
self-study and innovation. So this design is a comprehensive
and practical strong, involves broad scope. So in the design should not only pay attention to the basic concepts, basic theory, and attention should be paid to the need of production practice, only the various theory combined with production practice, can be very good to complete the design. This design chooses bearing for machining process and fixture design, give priority to with specification, drawing, design manual and national standards for the attached for details.
Keywords:Machinery manufacturing；Hydraulic valve block；bearing
球阀阀体制造工艺及夹具设计
1前言
毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。

我国化工阀门市场又分新建、扩建项目市场；老装置维修、改造项目市场。

从这两块市场来看，普通阀门产品供大于求，其次，企业之间竟相压仰，无序竞争，假冒伪劣……，市场很不规范，导致某些阀门生产企业在惨烈的竞争中，连年大幅度亏损。

从这两块市场的需求来看，随着市场经济的发展和完善，特别是进步世界贸易组织(WTO)，其市场变化越来越大，企业受市场的影响越来越深，用户对市场产品的需求越来越高，对产品开发、生产周期的需求越来越短。

目前，国内阀门生产骨干企业已能按ISO国际标准、DIN德国标准、AWWA美国标准等国际标准设计制造各种阀门，部分厂家的产品达到了国际先进水平。

虽然过年阀门行业的整体水平有了较大的提高，但质量上还不够稳定，如跑、冒、滴、漏现象在国产阀门中经常出现。

2选题背景
球阀(ball valve ），标准GB/T21465-2008《阀门术语》中定义为：启闭件（球体）由阀杆带动，并绕球阀轴线作旋转运动的阀门。

亦可用于流体的调节及控制，其中硬密封V型球阀其V型球芯及堆焊硬质合金的金属阀座之间具有很强的剪切力，特别适用于含纤维、微小固体颗料等的介质。

而多通球阀在管道上不仅可灵活控制介质的合流、分流、及流向的切换，同时也可关闭任一通道而使另外两个通道相连。

本类阀门在管道中一般应当水平安装。

球阀按照驱动方式分为：气动球阀，电动球阀，手动球阀。

球阀(ball valve)问世于20世纪50年代，随着科学技术的飞速发展，生产工艺及产品结构的不断改进，在短短的40年时间里，已迅速发展成为一种主要的阀类。

在西方工业发达的国家，球阀的使用正在逐年不断的上升。

在我国，球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业，在国民经济中占有举足轻重的地位。

它具有旋转90度的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。

球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。

球阀最适宜做开关、切断阀使用，V型球阀。

电动阀门除应注意管道参数外，尚应特别注意其使用的环境条件，由于电动阀门中的电动装置是一机电设备，其使用状态受其使用环境影响很大。

通常状态下，电动球阀、蝶阀在以下环境使用要特别注意。

3 方案论证
第一章工艺规程制定
1.1机械加工工艺规程制订
1、工艺规程规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。

2、制订工艺规程的原则保证图样上规定的各项技术要求，有较高的生产效率，技术先进，经济效益高，劳动条件良好。

3、制订工艺规程的原始资料。

4、制订工艺规程的程序计算生产纲领，确定生产类型；分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查；确定毛坯的种类、形状、尺寸及精度；拟订工艺路线（划分工艺过程的组成、选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序、选择机床设备等）；进行工序设计（确定各工序加工余量、工序尺寸及公差，选择工艺装备，计算时间定额等；确定工序的技术要求及检验方法，填写工艺文件。

1.2机械加工工艺规程的组成
工艺过程由若干个按着一定顺序排列的工序组成。

工序是工艺过程的基本单元，也是生产组织和计划的基本单元。

工序又可细分为若干个安装、工位及工步等。

1、工序一个或一组人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的一部分工艺过程。

2、安装工件经一次装夹后所完成的那一部分工序
3、工位为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件及夹具或设备的可动部分相对刀具或设备的固定部分占据每一位置所完成的那部分工序。

4、工步在加工表面和加工工具不变的情况下所连续完成的那一部分工序
5、走刀在一个工步内当被加工表面的切削余量较大，需分几次切削时，则每进行一次切削称为一次走刀。

1.3制订机械加工工艺规程的原始资料
产品装配图及零件图；产品质量的验收标准；产品的生产纲领及生产类型；原材料及毛坯的生产水平；现场生产条件（机床设备及工艺装备、工人技术水平等）；国内外有关工艺、技术发展状况。

4 过程论述
第二章球阀阀体的分析
2.1 球阀阀体的作用
1、液压阀，是一种用压力油操作的自动化元件，它受配压阀压力油的控制，通常及电磁配压阀组合使用，可用于远距离控制水电站油、气、水管路系统的通断。

常用于夹紧、控制、润滑等油路。

有直动型及先导型之分，多用先导型。

按控制方法可分为手动、电控、液控。

2、用于降低并稳定系统中某一支路的油液压力，常用于夹紧、控制、润滑等油路。

有直动型、先导型、叠加型之分。

2.2 球阀阀体的工艺分析
图2.2-1 球阀阀体
由图2.2-1知，零件共有五组加工表面，现分述如下：
1、Ф70外圆和端面
2、Φ52外圆和端面
+内孔、Ф2407.007.0+-内孔、Ф30内孔、Ф4006.00+内孔
3、Ф20021.0
4、Ф3孔
5、6-M8螺纹
技术要求：
1.材料45钢按GB/T 699-1999的规定
2.Ф40的圆度和圆柱度不大于0.01mm
3.Ф40对Ф20的同轴度误差不大于Ф0.02mm
4.右端面对Ф40轴线的垂直度误差不大于0.01mm
5.热处理：30~35HRC
6.表面发蓝
7.其他技术条件按JB/T 8044-1999的规定
第三章工艺规程设计
3.1确定毛坯的制造形式
零件材料为45钢，棒料是针对于板材和其他型材而言，就是有一定长度的圆形或多边形长棍形状的材料。

棒料一般不是铸件，一般是锻件的原材料，多通过拉伸而来，或者通过模具挤压出来，也可以进行机加工。

3.2基准面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。

否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。

3.2.1 粗基准的选择原则
1、如果必须首先保证工件上加工表面及不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。

如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中及加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。

2、如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。

3、如需保证各加工表面有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。

4、选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。

5、粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。

由以上及零件知，该零件为类似回转类零件，选用Ф52外圆面定位。

3.2.2 精基准选择
1、用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。

2、当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。

3、当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。

该加工表面及其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。

4、为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。

5、有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。

3.3制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。

除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。

工序00 棒料
工序05 调质处理，30~35HRC
工序10 粗车Ф70外圆面、粗车Ф70右端面
工序15 掉头粗车Ф52外圆面、粗车Ф70左端面、粗车Ф52端面；车30°锥面、车R3、R5圆角
工序20 半精车、精车Ф70右端面
工序25 钻孔至Ф18、扩Ф18至Ф19.8、铰Ф19.8孔至Ф20；车Ф24宽3.2槽
工序30 掉头车Ф20孔至Ф30、车Ф30至Ф39.5，车2×1槽，
车4.8×45°倒角
工序35 钻Ф3孔
工序40 钻6-M8螺纹底孔Ф6、攻6-M8螺纹工序45 磨Ф70右端面
工序50 磨Ф40孔、磨倒角
工序55 去毛刺
工序60 检验至图纸要求并入库。