管件零件的加工设计(共17页).doc

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毕业论文（设计）管件零件的加工设计孙久标指导老师：王明兰班级：机电063系（部）：机电工程系专业：机电一体化答辩时间：2009.6摘要制造业中尤其是机械制造业，在产品生产过程中按照特定工艺，不论其生产规模如何，都需要种类繁多的“工艺装备”，而制造业产品的质量、生产率、成本无不与工艺装备有关。随着不规则形状零件在现代制造业中的广泛应用，如何保证这类零件的加工精度就显得尤为重要。本文通过分析割草机齿轮箱顶盖零件的结构特点和加工要求，制定了一套较合理的夹具设计，从而为保证该零件的加工精度将提供一种经济实用的工艺装备，具有一定的实用价值。对于“夹具设计”来说，最重要的就是“定位”、“夹紧”方案的确定。针对割草机齿轮箱顶盖这个零件加工要求的特点，确定了只能用平面定位、圆柱夹紧的办法来加工该零件。通过对各种定位夹紧装置的分析比较，选择并组合了一套既能够满足加工要求的，又比较简洁的装置。同时，通过对一系列定位误差和夹紧力的计算，验证了该零件的加工是可以保证其要求的精度的，它的加工误差在规定的范围内。通过夹紧力的计算，也验证了零件在被夹紧的前提下，它受到的夹紧力也并不大，满足夹具设计所要求的既要保证一定的夹紧力不使工件在加工过程中发生位移，但同时又不能过大致使工件发生变形。关键词工艺装备夹具设计定位夹紧ABSTRACT In the manufacturing industry especially for mechanical manufacturing industry,it is need the various-style craft in the course of production regardless of its production scale.Because it has close relation to the quality,productivity and cost in the whole production process.With the wide application of the irregular form part in the modern manufacturing industry,how to guarantee the machining accuracy of this kind of part seems particularly important.Through analysing the top cover part of hay mover and processing demanding of the top cover part of hay mover of the gearbox,a jig which has reasonable characteristic has been designed.It can not only guarantee the machining accuracy of this part for a kind of economical and practical craft equip and it also has certain practical value.To design of the jig,the most important thing is to make a scheme of reservation and clamp.As for the process demand of this part of top cover of the hay mover gearbox,through comparing of various kinds of reservations and clamps,a not only can satisfy with the demand of manufacturing and also very compactible device had been designed.Key words process equipmentfixture designdepositionclamping目录摘要…………………………………………………………………………………………………I关键词………………………………………………………………………………………………I Abstract……………………………………………………………………………………………II Keyword……………………………………………………………………………………………II第1章概述……………………………………………………………………………………1 1.1设计任务与目标……………………………………………………………………………1 1.2课题研究背景与市场价值分析……………………………………………………1 1.3管件的介绍…………………………………………………………………………………1 1.4管件的应用分类……………………………………………………………………………1 1.5机床夹具简述………………………………………………………………………………2 1.6管件发展趋势………………………………………………………………………………3 1.7管件强度等级的确定……………………………………………………………………3第2章加工流程………………………………………………………………………………5 2.1选料及下料…………………………………………………………………………………5 2.2车削及质检要求…………………………………………………………………………5 2.3打磨………………………………………………………………………………………6第3章详细设计…………………………………………………………………………7 3.1 CAD图纸要求………………………………………………………………………………7 3.2涂漆的注意及要求……………………………………………………………………………7 3.3管件的组装………………………………………………………………………………7第4章车削加工中注意事项…………………………………………………………………8 4.1定位误差产生的原因分析………………………………………………………………8 4.2加个流程图…………………………………………………………………………………8 4.3车床的维护…………………………………………………………………………………8 4.4管件的发展风向和应用意义………………………………………………………………9结论……………………………………………………………………………………………11致谢…………………………………………………………………………………………12参考文献…………………………………………………………………………………………13第1章.概述1.1设计任务与目标让企业每位员工都了解企业战略，清楚公司未来方向是什么。而企业中高层管理人员参与战略制订也是非常重要的，这样他们才能真正了解企业的战略目标，在部门与员工的考核目标设定中，就不会与企业战略偏离。而战略的及时宣贯和培训也非常重要，这样能让普通员工心中有数，校正自己的行为符合企业规范，而不会象以前那样只埋头拉车，不抬头看路。当然战略透明度的前提是战略的可行性，战略是在科学分析、知此知彼，确立企业的关键成功要素基础上建立的。战略错了，方向错了，任何完美的绩效考核体系发挥的作用都是有限的。1.2市场价值分析1.2.1.钢铁工业应成为推进循环经济的优先切入点中国工程院院士、中国金属学会名誉理事长殷瑞钰在中国金属学会关于循环经济的报告中指出：作为中国国民经济重要基础产业和实现工业化支撑产业的钢铁工业，应该成为推进循环经济的优先切入点。殷瑞钰表示，钢铁工业是典型的流程制造业，特点是资源密集、能耗密集，制造流程工序多、结构复杂，制造流程伴随大量物质和能量排放，其中蕴含着诸多减量化、再利用、再循环的可能性，在实施循环经济上具有巨大潜力，应该成为发展循环经济的优先切入点。殷瑞钰分析，钢厂的生产流程应该具有三大功能，即钢铁产品制造功能，能源转换功能和废弃物处理、消纳和再资源化功能。加上20世纪90年代以来，中国钢铁工业突破了连铸技术、高炉喷煤技术、高炉长寿技术、棒线材连轧技术等六项关键、共性技术。这六项技术的突破和有序集成，初步实现了中国钢厂技术结构升级，技术经济指标明显提高。这些为钢铁工业成为发展循环经济的优先切入点奠定了坚实的基础。殷瑞钰认为，在未来循环经济中，钢铁工业可以发挥更加重要的作用。大型钢铁联合企业应向“只买煤、不买电、不用燃料油”的方向发展，同时钢厂有可能制造出相对廉价的、大量的氢气；钢厂可以是城市社会居民生活热能供应站；钢厂可以是某些工业排放物和社会废弃物再资源化循环、再能源化梯级利用和无害化处理的协调处理站。1.3管件的介绍主要产品包括高、中、低压的三通、四通、弯头、弯管、异径管、锻制管件、承插管件等，材质为20#、20G、A105、A106B、Q 235A、Q235B、12Cr1MoVG、15CrMoG、P22（10CrMo910）、P91、P11、P12、304、304L、321、316、316L等，所有产品均可采用美标ASME（ANSI）、德标（DIN）以及国标GB、JB、SH、HG等标准生产，还可根据客户要求特制各种材质、异难、非标、特厚壁三通、弯头、异径管、管帽、巨型法兰、锻制承插螺旋管件。产品广泛应用于石油、化工、电力、冶金、造船、燃气、城建、水暖、军工、消防及环境保护等行1.4管件的分类（1）原材料即带钢卷，焊丝，焊剂。在投入前都要经过严格的理化检验。（2）带钢头尾对接，采用单丝或双丝埋弧焊接，在卷成钢管后采用自动埋弧焊补焊。（3）成型前，带钢经过矫平、剪边、刨边，表面清理输送和予弯边处理。（4）采用电接点压力表控制输送机两边压下油缸的压力，确保了带钢的平稳输送。（5）采用外控或内控辊式成型。（6）采用焊缝间隙控制装置来保证焊缝间隙满足焊接要求，管径，错边量和焊缝间隙都得到严格的控制。（7）内焊和外焊均采用美国林肯电焊机进行单丝或双丝埋弧焊接，从而获得稳定的焊接规范。（8）焊完的焊缝均经过在线连续超声波自动伤仪检查，保证了100％的螺旋焊缝的无损检测覆盖率。若有缺陷，自动报警并喷涂标记，生产工人依此随时调整工艺参数，及时消除缺陷。（9）采用空气等离子切割机将钢管切成单根。（10）切成单根钢管后，每批钢管头三根要进行严格的首检制度，检查焊缝的力学性能，化学成份，溶合状况，钢管表面质量以及经过无损探伤检验，确保制管工艺合格后，才能正式投入生产。（11）焊缝上有连续声波探伤标记的部位，经过手动超声波和X射线复查，如确有缺陷，经过修补后，再次经过无损检验，直到确认缺陷已经消除。（12）带钢对焊焊缝及与螺旋焊缝相交的丁型接头的所在管，全部经过X射线电视或拍片检查。（13）每根钢管经过静水压试验，压力采用径向密封。试验压力和时间都由钢管水压微机检测装置严格控制。试验参数自动打印记录。（14）管端机械加工，使端面垂直度，坡口角和钝边得到准确控制在管系中改变走向、标高或改变管径以及由主管上弓I出支管时常使用管件。管件系指由一个或几个零件组成的用于管道连接的零部件，是管道组成件的一种．，其主要作用有：(1)直管的连接(2)改变管路的走向(流体方向)；(3)流体的分流或汇集；(4)不同管径管子韵连接；(5)管端的封闭；(6)仪表、阀门等的安装支座；(7）缓解管路的膨胀、收缩等；(8管子的铰接或旋转。从材质上，管件大致可分为金属管件和非金肩管件。非金属管件一般应用于特定的腐蚀环境中，配管工程中大部分使用的是金属管件。金属管件中又有钢制、铸铁制以及有色金属制管件，其中使用的最多的是钢制金属管件。以下，就工业管道中钢制金属管件的种类以及选用时的注意点作一介绍。1.5机床夹具介绍（1）定位装置这种装置包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具中的位置，即通过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置，如支撑钉、支撑板、V形块、定位销等。（2）夹紧装置它的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用而产生位移，同时防止或减小振动。它通常是一种机构，包括夹紧元件（如夹爪、压板等），增力及传动装置（如杠杆、螺纹传动副、斜楔、凸轮等）以及动力装置（如气缸、油缸）等。（3）对刀—引导装置它的作用是确定夹具相对于刀具的位置，或引导刀具进行加工，如对刀块、钻套、镗套等。（4）其他元件及装置如定向件、操作件以及根据夹具特殊功用需要设置的一些装置，如分度装置、工件顶出装置、上下料装置等。（5）夹具体用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并与机床有关部委连接，以确定夹具相对于机床的位置。1.6管件发展趋势一、长输管道的特点业建设和检修的需要（1）原材料即带钢卷，焊丝，焊剂。在投入前都要经过严格的理化检验。（2）带钢头尾对接，采用单丝或双丝埋弧焊接，在卷成钢管后采用自动埋弧焊补焊。（3）成型前，带钢经过矫平、剪边、刨边，表面清理输送和予弯边处理。（4）采用电接点压力表控制输送机两边压下油缸的压力，确保了带钢的平稳输送。（5）采用外控或内控辊式成型。（6）采用焊缝间隙控制装置来保证焊缝间隙满足焊接要求，管径，错边量和焊缝间隙都得到严格的控制。（7）内焊和外焊均采用美国林肯电焊机进行单丝或双丝埋弧焊接，从而获得稳定的焊接规范。（8）焊完的焊缝均经过在线连续超声波自动伤仪检查，保证了100％的螺旋焊缝的无损检测覆盖率。若有缺陷，自动报警并喷涂标记，生产工人依此随时调整工艺参数，及时消除缺陷。（9）采用空气等离子切割机将钢管切成单根。（10）切成单根钢管后，每批钢管头三根要进行严格的首检制度，检查焊缝的力学性能，化学成份，溶合状况，钢管表面质量以及经过无损探伤检验，确保制管工艺合格后，才能正式投入生产。（11）焊缝上有连续声波探伤标记的部位，经过手动超声波和X射线复查，如确有缺陷，经过修补后，再次经过无损检验，直到确认缺陷已经消除。（12）带钢对焊焊缝及与螺旋焊缝相交的丁型接头的所在管，全部经过X射线电视或拍片检查。（13）每根钢管经过静水压试验，压力采用径向密封。试验压力和时间都由钢管水压微机检测装置严格控制。试验参数自动打印记录。（14）管端机械加工，使端面垂直度，坡口角和钝边得到准确控制1.7管件强度等级的确定1)以公称压力表示其等级或规定压力一温度额定值的管件，应按标准规定的压力一温度额定值作为其使用基准，如GB／T 17185；2)标准中仅规定了与其相连直管的公称厚度的管件，按标准规定的基准管子等级确定其适用压力一温度额定值，如GB14383~GB14626。3)标准中仅规定外形尺寸的管件，如GB12459、GB 13401，应通过验证性试验来确定其承压强度。4)其他，应按有关规定进行压力设计或解析分析等方法来确定其使用基准。此外，管件强度等级的确定，还应不低于整个管道系统在操作中可能遇到的最严酷工况下的压力。5）长输管道作为铁路、公路、海运、民用航空和长输管道五大运输行业之一。其输送介质，除常见的石油、天然气外，还有工业用气体如氧气、CO2等、乙烯、液氨、矿浆、煤浆等介质。除煤浆管道仍在酝酿阶段外，其他输送介质管道在国内均有成功建设、运行业绩。管道作为运输行业中一个单独系统，与其他运输系统有以下几方面的不同点：(１)．管道与输送介质相对流动，这就要求管道内部尽可能光滑，减少磨阻；另外考虑介质的腐蚀性，在设计上要增加相应的裕量。(２)．管道是相对固定的。即管道埋于地下，除改造、敷设新线路等原因外，管道一般不会发生位移。(３)．输送的连续性。即管道一旦建成、投产，一般情况下应连续运行，相应地增加了不停输带压维修的操作难度和危险性。(４)．在役运行的管道对地面建构筑物或区域长期构成威胁，尤其是天然气、煤气、LPG等易燃气体管道，其威胁程度更大。(５)．长输管道除特殊地形，一般均为地下敷设，运行中不易发现潜在的危险，尤其是建设中未检出的缺陷。通过上述分析，说明管道质量对其安全运行和使用寿命是非常重要的。因此，管道焊接质量是影响管道质量的极其重要的因素。第2章.加工工艺流程2.1选料及下料1.选料要求（1）密封材料是水管使用寿命的关键点。密封材料的寿命决定了管道系统的寿命。我们提供的氯化丁基橡胶密封圈是采用国外进口胶料制作。材料物理性能远远高于国内胶料。（2）波纹管补偿器膨胀节及膨胀节专用特殊材料如下：1、超级奥氏体特种不锈钢：254SMO、904L、AL6XN 2、双相不锈钢：2205双相钢（S31803）3、镍基合金钢：INCOLOY800/800H/800HT/840/825、INCONEL600/601/690/625/X-750哈氏合金C-276/C-22/X、MONEL400/K500 4、纯镍：N4、N6（Ni200、Ni201）5、冲压用钛板：GR1、GR2、TA1、TA2 6、奥氏体不锈钢：SUS304、SUS 304L、SUS316、SUS 316L、SUS310S、SUS321、SUS316Ti(end)（3）1要求管材化学性稳定，主要成分及添加剂不溶于水中；物理性稳定，耐压和耐冲击不变形、内表面光滑、水流阻力小、价格适中；施工安装方便；2管材宜优先选用薄壁不锈钢管（埋地材质宜用SUS316；明装宜用SUS304）、紫铜管或其他优质卫生给水塑料管；3阀门、管道连接件不应造成细菌滞留繁殖以及其他颗粒的聚积，应减少管件的凹凸不平；4阀门、管道连接件、管件连接的密封圈，应达到卫生食品级要求。配件与管材须配套，应优先选用不锈钢材质；5分户室内计量水表应采用直饮水水表（容积式水表、或带远传发讯装置）。水表应示值清晰，所选用材料均应符合饮用水计量仪表材料卫生安全标准。水表应具有始动流量小（计量等级达0.01），计量精度高（C或D级）的要求；6饮用水专用龙头应满足水量和水压的要求（额定流量0.04L/S～0.08L/S）；7系统中宜采用同种材质的管件及附属件。2.2车削及质检一、实训目的一、实训目的通过为期一周的普车实训，让学生掌握职业道德基本知识及基础知识（机械制图、工程材料和金属热处理、常用设备、工夹量具的使用与维护、普车基本操作等知识）。培养学生高度的责任意识爱岗敬业、团结合作的精神及安全文明生产和质量管理意识。二、实训要求学习普通车床基本操作知识及按图纸要求加工出零件。三、实训内容安排及具体安排(一)1、实习安全、实习纪律及职业道德基本知识教育2、介绍普通车床的基本知识及工夹量具的运用(二)1、讲解普车零件加工的工艺流程2、讲解车零件端面的意义及技术要领，实际训练(三)1、讲解车外圆柱面、圆锥面、内孔的技术要领，实际训练2、讲解车台阶轴的技术要领，实际训练(四)1、讲解车圆球形零件的技术要领，实际训练2、讲解车螺蚊的技术要领，实操训练(五)1、按图纸要求加工工件、考核、上交工件2、实习总结3、整理车间、打扫卫生4．程序调试与加工：2.3打磨加工（1）、使用专用的砂轮切割机、坡口机及砂轮磨光机，不得和切割过其它材质（尤其是碳钢）的砂轮片混用，应采用碳化硅或碳化铝制成的砂轮片。（2）、清理药皮和焊道时应使用专用的不锈钢刨锤和不锈钢丝刷。（3）、焊接地线必须用不锈钢卡子牢固在管子端头，不得将地线搭在管子上，以免产生电弧擦伤。不知各位你那里的现场施工是怎么控制的?我们这里很难实施,基本上的写到管理文件上，不执行，控制不了.而且专用工具价高。第3章详细设计3.1管件的裂缝检测俄罗斯莫斯科国家科学中心库尔恰托夫研究所最近研究出一种新的检测方法，可准确有效地检测出金属材料表面存在的微小裂缝。这种新的检测方法的特点是通过检测金属表面氢的含量来发现微小裂缝。由于氢具有容易穿入金属缝隙的特性，通过测量金属材料表面附近氢的含量，即可判断出金属表面是否存在裂缝等缺陷。根据这一原理，俄研究人员已制造出一种化学检测仪，它能在移动过程中提取被测金属物体表附近的空气并显示出氢的含量，据此更可得知有无裂缝以及缝隙的大小。这种化学检测仪可测出金属物体表面面积仅有十万分之一平方厘米的裂缝。据介绍，新研制出的这种检测仪可用于随时发现任何金属材料出现的机械损伤.3.2涂漆的注意及要求涂漆之前要把管件表面刷干净防止灰尘在上面难以刷漆，涂漆要求和酸水掺合一起来刷漆，这样可以减少气味留香，涂漆要根据客户的要求来看怎么刷漆，有的刷全身的，有的就是一面，并且需要打字生产标号和型号。3.3管件的组装本发明涉及一种用于连接两个管件的接头，它包括：具有一个端件（２６）和一个法兰（２０）的基体（１２），该端件用于容纳一个插口端（６）；一个对接法兰（１４）；一个密封件（１６）；和设置在法兰（２０）和对接法兰（１４）之间的紧固装置（５２，５４）。所述紧固装置能够将对接法兰（１４）从一个密封件（１６）松弛的组装位置移动到一个密封件（１６）对着端件（２６）被夹紧的夹紧位置。本发明的接头还包括临时保持装置（６０），当插口端（６）被插入端件（２６）时，该临时保持装置将对接法兰（１４）保持在组装位置。本发明适用于饮用水供给系统和污水处理系统中使用的管件的防泄漏组装中。第4章车削加工的注意事项4.1刀尖圆弧引起的误差误差分析在数控车床使用过程中，为了降低被加工工件表面的粗糙度，减缓刀具磨损，提高刀具寿命，通常将车刀刀尖刃磨成圆弧，圆弧半径一般在0.4～1.6mm之间。如图1所示，采用试切法对刀时由A、B两点分别确定刀架中心的X、Z位置。这样，加工程序所描述的刀位点是P点，数控系统将控制P点的运动轨迹，而在切削时实际起作用的切削刃则是刀尖圆弧上的各切点，这势必会产生加工表面的形状误差。在车削外圆、内孔及端面时，这个误差为零。而在加工弧面和锥面时，这个误差就很明显。图1零件SR10-0.04球面加工的误差分析见图2。图中M线为加工程序所描述的P的轨迹，即工件的理想尺寸，而实际加工后的轮廓是N线，阴影就是少切削部分，即加工误差。假设刀尖圆弧半径为r=0.4mm，理论分析表明，N线是半径为R-r=9.6的圆弧，M、N两圆弧圆心X、Z向均相距r=0.4mm，最大误差约为0.17mm，不满足精度要求。4.2加工流程图生产编号：WO-。