球阀结构设计终极版
闽南理工学院MINNAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 毕业设计（论文）手册
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日期：年月日
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摘要
本设计依赖于大学四年专业知识所学，学以致用，进行了简单的球阀结构设计。在该设计的整个过程中，重难点在于凸轮与柱销接触及运动过程中所产生的几何关系，通过计算分析可以证明凸轮的两个倾斜面并不是平行面，而是两个倾角不同的斜面。本设计的一个创新点也在此处得以体现，原来结构用的7度倾角，在本设计中通过计算证明采用6度更好，这样能够增大磨损补偿量。本设计的另一个重点在导轨套的导轨设计，由阀杆行程可以确定垂直距离，但是开口大小就得由滚子强度计算而得。解决了以上的重难点后，主要工作在于标准件的选取。选取了标准件并进行强度校核。
关键词：无摩擦；球阀；轨道式；凸轮
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目录
引言 (1)
1、主要结构参数 (2)
1.1轨道式无摩擦球阀技术要求 (2)
1.2主要结构尺寸 (3)
2、运动轨迹设计 (4)
2.1球阀启闭运动轨迹 (5)
2.2球阀下支承外形 (5)
3、结构设计和计算 (5)
3.1阀杆机构受力状况 (6)
3.2操作扭矩和手轮选择 (7)
3.3零件设计与计算 (8)
4、工作能力校核 (8)
4.1工作寿命 (8)
4.2实际工作压力的潜力估计 (9)
4.3寿命和实际工作潜力估计 (16)
结束语 (18)
参考文献 (19)
致谢 (20)
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引言
球阀问世于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。
本文对轨道式无摩擦球阀运动原理进行了分析和研究，并对Φ125轨道式无摩擦球阀的结构进行了设计。
针对普通球阀的密封性差，易磨损，开启力矩大的特点，本设计在分析轨道式无摩擦球阀的运动过程中，采用凸轮机构实现其运动、并且利用凸轮机构保证了密封的可靠性。考虑到摩擦面的磨损，采用凸轮预留的方式保证在磨损情况下密封的可靠。在此基础上设计出轨道式无摩擦球阀。
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 1、主要结构参数
1.1.轨道式无摩擦球阀技术要求
1.1.1技术参数
公称通径 DN=125mm
公称压力 PN=4.0Mpa
适用温度 -33——128°C
适用介质石油及制品、天然气、氧气、其他气体
1.1.2技术要求
阀门的开启关闭动作：
（1）操作机构带动阀杆上升，使球体沿通道轴线位移0.2——0.5mm脱离阀座；
（2）阀杆继续上升并同时旋转，带动球体绕阀杆轴线旋转90°角度，阀门开启；
（3）运行过程中球体只是沿通道轴线位移和绕阀杆轴线旋转；
（4）关闭与开启动作相反。
阀门作用：（1）切断介质；（2）调节流量。
阀门操纵、手动（仿ORBIT阀门操纵原理）
1.1.3型号及其含义
125 Q 4 I Y——40
1.2主要结构尺寸
1.2.1球体直径
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球体半径 R=(0.8——0.95)d
式中d ——球体通道孔径；根据GB12237，DN=125钢制球阀阀体的最小流道直径，当PN=4.0Mpa 时（不缩径）直径≥123，因此选择确定d=125mm.。 R=(0.78——0.95)d=98.4——116.8mm
根据JB(中国机械行业标准)a 1744,当DN=125,球径D=2R=16.0200+,即R=100mm 。
图1d —1球体通道孔径
1.2.2密封面宽度及压紧比压 密封宽度R
根据图1—1所示，球面接触外点半径R ’
R'=
()
2
2
S R
-
即R'=()2278100-=70.42mm
密封面在垂直于流体流动方向上投影宽度b
b=R'-2
d b=70.42-62.5=7.92mm
压紧比压b q ，b q =???
?
??+b cp a m
式中：p ——压力Mpa ，m ——常数，常温液体，m=1；常温汽油、煤油、空气、蒸气及高于100°C 液体，m=1.4；氢、氮及其它密封要求高的m=1.8，a 、c ——与密封面有关系数，详见表1。1
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表1 a 、c 系数
73.392
.745.34.1=+?
=b q Mpa
此值与通用机械研究所推荐值相近，查有关表格Mpa q b 10=（或7.5Mpa ）,表面粗糙度4.02.0～=Ra ，（Ra <0.2刚性密封面）。 1.2.3密封比压q
p d D d D q )
'(4)
'(-+=
式中：'D =2R',P=PN=4.0Mpa
Mpa q 7.160.4)
12582.140(4125
42.702=?-?+?=
阀座1Cr18Ni9Ti 140～170HB [q]=150Mpa 或=40Mpa 球体与阀座之间比压的计算满足][q q q b <<
1.2.4球阀结构长度及连接法兰尺寸 球阀的结构长度
根据GB12221—89，DN=125mm,Mpa PN L L 4400381===，，长短,选取L=400mm. 连接法兰尺寸
根据GB9113.5，PN=4.0Mpa,DN=125,选择凸面整体钢制法兰，外径Φ270，密封面直径184，厚度26，螺纹M24，8个，孔Φ26。
2、运动轨迹设计
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2.1球阀启闭运动轨迹
2.1.1滚动启闭
2.1.2球阀摆动
2.1.3凸轮的轮廓
2.2球阀下支承外形
2.2.1滚动柱面与倒角半径
2.2.2倒角中心点位置
2.3.3滚动空间
3、结构设计和计算
球阀的阀座设计
根据阀门泄漏的部位和性质，尚有内漏和外漏之分。对球阀而言，内漏发生与阀座与球体和阀座与阀体之间的接触面上；外漏则发生于填料函上，也有可能在连接法兰与垫片之间。
阀门内漏的流体虽然未流到外界，不会污染环境，也没有流体损失，但其危害性十分严重，轻则影响产品质量，重则由于渗漏串通将酿成恶性事故。
球阀阀座主要有普通阀座和弹性阀座两种，普通阀座的特点是：在预紧力或者流体压力的作用下，阀座与球体压紧，并使阀座材料产生塑性变形而达到密封。弹性阀座除了与普通阀座和弹性阀座一样，在预紧力或流体压力（或者两者兼有之）作用下，阀座材料产生塑性变形而达到密封外，还由于阀座本身的特殊结构或者借助于弹性元件，如金属弹性骨架、弹簧等办法，在预紧力或流体压力下产生弹性变形，以补偿温差、压力、磨损等外界条件变化对球阀密封性能的影响。
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 普通球阀的密封效果取决于阀座在流体压力或者预紧力的作用下，能够补偿球体的不圆度和表面微观不平度的程度。因此，阀座与球体之间必须具有足够大的密封比压，并应满足以下条件：
式中—保证阀门的密封的必需比压（）；
q—阀门工作时的实际比压（）；
—阀座材料的许用比压。
普通阀座的结构如下图所示，结构简单，加工制造最方便，应用比较普遍。但这种阀座在装配时，调试比较困难，因为要达到密封所必需的比压，需要拆卸阀体中的法兰、调配左、右阀体之间的密封垫片的厚度。
3.1阀杆机构受力状况
3.1.1球阀受力状况
图4—1 球阀受力状况简图
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3.1.3摩擦阻力扭矩
阀杆支承摩擦阻力扭矩
= (4—10) 式中：=
β——导轨槽螺旋角，β=53.5
f——摩擦系数，f=0.15——0.25（润滑不良），取f=0.2
——阀杆直径，=40mm
因此：=（38917.3+13970.3）×0.2×=125872.5 N
密封摩阻扭矩
=（4—11）式中：=
Z——山形密封件数，h——密封件长度，在具体结构中：
Zh=2×6+10×3.4=46mm
第一层件数中间i层件数
3.1.4阀杆承受的轴向力
3.2操作扭矩和手轮选择
3.2.1操纵扭矩Mc
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3.2.2径D 选择
3.3零件设计与计算
3.3.1具有螺旋导轨槽衬套的主要结构尺寸
3.3.2球阀销轴接触强度
3.3.3球阀下支承的接触强度
3.3.4阀m 杆主要结构尺寸及其强度和刚度计算
4、工作能力校核
4.1工作寿命
此处工作寿命系指操纵阀杆部件部分，根据前述计算知，球阀销轴接触强度较大，是该部件的薄弱环节，它又是阀杆运动关键部位，因此寿命取决于它。
通常接触疲劳极限试验循环基数不应小于5105?次，因此实际材料疲劳循环次数h
n 为： []m
h m h
n n σσ0
0?=
（5—1） 式中：[]0σ——接触疲劳许用极限应力，Mpa
0n ——接触疲劳许用极限应力时的循环试验次数，70105?=n 次 h σ——接触应力，Mpa
m ——指数，m=3
由第三部分四节2项知：2301.79h Mpa σ=，略高于许用[]00.07%σ，可以使用，将h σ、
[]0σ代入式（5—1）得：
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3
77
2300510 5.012102301.79h n ??=??=? ?
??
次 考虑到实际材料硬度可能变化，及冲击负荷，实际寿命0h n
n n n h h /0= （5—2）
式中：n ——安全系数（考虑实际材料硬度变化，及负荷变化），取n=4，
770 5.01210/4 1.25310h n =?=?次
因此预计工作寿命610次以上。 4.2实际工作压力的潜力估计 4.2.1阀体壁厚承压能力
阀体实际壁厚mm 25=δ，按第四强度理论计算
[]C p
PD L +-=
σδ3.2max
或[]()C
D C p L -+-=
δδσmax 3.2 （5—3） 式中：max D ——阀体中腔最大内径，mm P=PN ，公称压力，Mpa C ——附加量，mm
[]L σ——材料许用拉应力，Mpa
在本结构中max D =210mm ，δ=25mm ，C=4mm ，材料WCB ，[]L σ=87Mpa ，由式（5—3）得到：
[]()max 2.3 2.387(254)
18.2210254
L c p Mpa D c
σδδ-??-=
=
=+-+-
按壁厚容器公式计算
C K
D +-=
)1(2
0max
δ，其中：[][]p
K 30-
=σσ
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
因而：[]2
max 2
max 1)(211)(23??
?
?
??+--???
?
??+-?=D c D c p δδσ （5—4）
式中：[]σ——材料许用应力，Mpa ，取
b
b n σ和S S n σ两者中较小值，通常b n =4.25，S n =2.3。材料WCB ，[]Mpa n b
b
11425.4485==
=
σσ 或[]Mpa n S S 1093
.2250
===σσ，选取[]Mp a 109=σ，由式（5—4）得：
()Mpa p 2.191210425211210)525(2310922
=??
?
??+--???
??+-?= 美国计算方法
[]'2.125
.1C p
K p
D K I n i +?-??=σδ
[]()()?
?
?
??
?-+-=
'5
4'3
4C D K C p n i δδσ （5—5）
式中：n D ——公称通经，mm
i K ——壁厚系数，当PN=2Mpa , i K =0.3，PN ≥5Mpa ，i K =1.0
[]σ——许用应力，通常取[]σ=118Mpa
'C ——附加裕量，AP1600中，'C =6.3mm ，ANS/B16.34中'C =6.3mm
当mm D n 125=，1=i K ，'C =6.3，按美国标准[]σ=118Mpa ，由式（5—5）得：
Mpa p 02.21)
3.626(5
4125)
3.625(1183
4=-+-?=
当mm D n 125=，1=i K ，'C =2.5mm ，选用WCB ，[]σ=87Mpa ，可得：
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
Mpa p 3.18)
5.225(5
4125)
5.225(873
4=-+-?=
由以上计算表明阀体可能承受16Mpa 级压力。 4.2.2阀体与阀盖连接螺栓 螺栓截荷P F
[
]
p bm D D bmp D p D F I I i I P 28.6785.028.6785.02
2
+=+= （5—6）
式中：b ——密封垫片宽度，mm ，在本课题中b=15mm M ——密封垫片压紧系数，选用石棉XB350，m=2
I D ——接口内径，mm 原结构紧固螺栓承压能力
紧固螺栓数为Z ，螺栓有效工作面L A ，其承载能力为：
[]b
P
L F ZA σ=
，由式（5—6）知
[]bm
D D ZA p i I b
L 28.6785.02
+≤
σ （5—7）
式中：[]b σ——抗拉许用强度，Mpa
找阀门设计资料[4]，选用材料40Cr ，M16螺栓，[]b σ=257Mpa （偏于保守），而M16螺栓，L A =144.1mm ，当I D =205mm 时，Z=8由式（5—7）得：
Mpa p 137.42
1520528.6205785.0257
1.14482
=???+???≤
如果要提高紧固螺栓处承载能力，必须增加紧固螺栓数Z 。 按油缸设计推荐方法计算螺栓承载能力
为了增加紧固螺栓数量Z ，提高承压能力，改进许用应力选择方法，而采用油缸设计中螺栓强度计算方法，在螺栓处得合成应力为n σ为：
[]S n σστσσ≤=+=3.1322
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
其中拉应力Z
A KF L P
=
σ，螺纹处剪应力στ47.0? 负载P F 由式（4—6）确定，因此可得：
[][
]
bm
D D K ZA p I I S
L 28.6785.03.12
+=
σ （5—8）
式中：K ——扭紧螺纹的系数 K=1.25～1.5
[]S σ——许用应力，Mpa, []S σ=S S n /σ，S σ——材料的屈服极限，S n ——安全系数，S n =1.2～2.5。
当选用40Cr ，S σ=720Mpa ，Z=16，M16螺栓，L A =144.1mm ，取K=1.25，由式（4—8）得：
2
16144.1600
11.891.3 1.250.785205 6.28205152p Mpa ??≤
=????+?????
当螺栓数Z=16，40Cr ，M16螺栓，可增大承载到11.89Mpa 压力。 螺栓在法兰上布置间距S 应为：
S Z
D S S
≥=
π （5—9）
式中：S D ——螺栓分布直径，mm Z ——螺栓数
S ——螺栓布置允许最小间距，mm
M16螺栓允许最小间距S =38mm,Z=16，S D =225mm ，由式（5—9）得：
mm S mm S 382.4416
225
=≥=?=
π
螺栓间距与螺栓直径之比为：
B
S
Zd D i π=
（5—10）
式中：B d ——螺栓公称直径，mm
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
通常为了保证密封性和安装工艺性，要求PN ≤2.5Mpa 时，2.7 当M16螺栓Z=16，S D =225，由式（5—10）得 76.216 16225 =??= πi ，符合要求。 因此可以认为，再原阀体与阀盖连接处增加同尺寸M16螺栓至16个，可以增加承载能力，在结构布置上是可能得，并且工艺上是可行的。 4.2.3阀盖连接法兰承载能力 负荷公式（5—6）的修正 由于讨论问题是由额定压力4Mpa 的阀门具有多大升高（承载）压力能力，当阀盖按PN=4Mpa 要求安装于阀体上后，如果实际工作压力高于PN=4Mpa 时，依靠液体实际压力，压迫阀盖与阀体间密封垫片作微小变形，使密封区压力上升，因而此时阀盖法兰处受压的负荷不应再按式（5—6）表述，应近似为： ()()p b D p b D F i i P 222785.024 +=+= π （5—11） 式中：Mpa PN p 4=>的实际工作压力，Mpa i D ——内孔直径，mm ，b ——密封垫宽度，mm 圆环伴公式近似估算 按第四强度理论： ()()()[] []σσσσσσσθθ≤-+-+-2222 1 r t t r 根据外圆周固定的圆环板（图4—1）的计算公式知： ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 图5—1 连接法兰受力图 在圆环板外周（即R 处），径向应力21 h F B P r =σ，环向应力2 2 h F B P =θσ，轴向应力0=t σ，式中h ——为板的厚度（即法兰厚度），mm 因而由式（4—11）及上式可得： []()2 12 22122785.0B B B B b D h p i -++≤ σ （5—12） 当r=195/2(即密封垫外半径)，R=225/2(螺栓分布半径)，R/r=1.154时，根据资料[5]146.01=B ，044.02=B ，材料WCB ，[]Mpa 109=σ，b=15mm ，i D =205,h=30mm ，由式（4—12）得： () Mpa p 28.6044 .0146.0044.0146.0152205785.0301092 22 2 =?-+?+?≤ 油缸头部法兰厚度公式估算 法兰厚度[] σπ00 4r b F h P = ，由式（5—11）得P F ，代入式中得： []() 2 2 02b b D h r p +≤ σ （5—13） 式中：0r ——法兰外圆半径，mm ，见图（5—2） 0b ——螺栓中心至阀盖头部外圆根部距离，mm ，（见图5—2） ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 图5—2 连接法兰螺栓的距离 当mm r 5.1272/2550==，mm b 152/)195225(0=-=，mm D 1651= mm b 15=，mm h 24=时， []M p a 109=σ由式（5—13）得： () M p a p 099.1515 152205301095.1272 2 =??+??≤ 由以上计算结果估计，阀盖厚度偏小，有可能承受压力不足16Mpa 。 4.2.4阀杆头部承载能力 在规定流动方向上阀杆头部受力状况 根据式（4—1），（4—2）及（4—25）式得： L a p D R N A h ααcos 785.0cos 2==，当?=6α，90=a ,157=L 时 p D N h 24.0= （5—14） 式中：D=DN 在本课题中D=125mm 许用强度条件下，承载能力 由式（4—39）可得： []l D W p 24.0σ≤ （5—15） ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 当材料为38CrMoALA ， []Mpa 260=σ，在常温下 []Mpa 295=σmm l 20=,W=1952.0963m m ，由式（5—15）得： Mpa p 109.520 1254.074 .21642952 =???≤ 如果仿活塞杆强度计算条件，许用应力[]S S n /σσ=，S n =2~4，当选用38CrMoALA ，在 常温下Mpa b 1000=σ，Mpa S 850=σ，[]Mpa S 4252/850==σ，在相同条件下，由式（5—15）得：Mp a p 4.10≤，如果再提高使用压力p ，按式（4—19）计算，当p=16Mpa 时， Mpa Mpa S man 850655=<=σσ，在材料屈服极限范围内，约为77%S σ左右（即3/4左右）。 刚度条件下承载能力 根据式（5—14）及（4—40）和（4—41）得： 挠度： [] 324.03l D y EJ p ≤ （5—16） 转角： [] 224.02l D EJ p θ≤ （5—17） 如果适当允许增大[]y =0.03mm ，414.36480mm J =， Mpa E 5101.2?=，由式（5—16）得： Mpa p 3.1520 1254.014 .3648003.0101.233 25=??????≤ 如果考虑到[]003.0=θ弧度（即0.17°），由式（5—17）得： Mpa p 38.1820 1254.014 .3648003.0101.222 25=??????≤ 由以上计算可以看出，只要允许增大许用挠度[]y 和转角[]θ，阀杆头部受力后仍在材料屈服极限范围内产生较大的弹性变形，不会出现折断或永久变形等破坏现象，承压能力可达16Mpa 左右。 4.3寿命和实际工作潜力估计 4.3.1寿命估计 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Q41Y —40型轨道式球阀的启闭装置在工作中受冲击负荷几率很小，主要式个别件材料接触应力较大，易产生疲劳破坏。在启闭阀门过程中阀杆头部斜面与球阀两柱销接触应力较大，阀杆头部斜面在移动中与柱销（不能回转）线（或面）接触，易在柱销上产生接触疲劳损坏。柱销损坏将直接影响球阀启闭，它是影响使用寿命核心零件。 根据式（5—1）和（5—2）式计算，柱销在接触应力条件下工作可达7 10次，但必须注意到在计算中所采用许用接触应力大多适合零件工作表面粗糙度Ra6.3—0.8范围，如果零件表面粗糙度在Ra=12.5以下，许用应力将降低10%左右，同时考虑到在作金属材料接触疲劳试验测定接触疲劳极限的条件与使用条件区别很大，因此估计本设计使用寿命为 610次左右。 4.3.2承压能力估计 Q41Y —40型球阀式按额定压力PN=4Mpa 要求设计，在已设计结构基础上，短期提高使用压力将受到阀体与阀盖连接螺栓强度不够限制，只能达到5.6Mpa 承压工作能力。 如果在现有结构基础上提高Q41Y —40型球阀使用压力，在不动阀的主要结构情况下，必须在阀体与阀盖连接处，增加8个M16螺栓，使连接螺栓曾至16个M16螺栓，并且结构上允许增加上述螺栓数。在此状况下考虑到设计中材料叙用应力的安全系数选取影响因素较多，由一定储备，因此极限，短期使用压力可达16Mpa 左右。推荐使用压力可达10Mpa 。 在实际使用压力Mpa PN p 4=>后，在阀杆头部承受较大力的作用，当p=16Mpa 时，产生max σ(最大应力)约为材料屈服极限S σ的3/4，阀杆头部将发生较大弹性变形，外力除去后，可恢复原状，不会发生损坏现象。 Q41Y —40型球阀在是上述条件下提高使用压力，突出阀盖法兰处是结构设计上薄弱环节，应在今后改进设计中进一步解决。 本部分介绍估计球阀工作能力方法，主要考虑短期峰值工作能力，不能作为球阀产品设计依据或方法。在本产品设计中仍应该按有关国家标准和通用（普通认可）阀门设计方法或步骤进行。 制造工艺学夹具课程设计《阀体专用夹具说明书》 姓名： 学号：0811112036 班级：08机电（1）班 指导老师： 目录 设计任务书 (2) 一．设计题目 (2) 二．零件图及加工工序分析 (2) 三．设计方案 (4) （1）夹具设计方案的讨论 (4) （2）夹具设计方案的比较 (4) 四．夹具零部件的结构选择 (6) （1）定位元件选择 (6) 1、孔定位元件选择 (6) 2、面定位元件选择 (6) （2）夹具其他元件的结构 (7) 五．定位误差的计算 (11) 六．夹紧力和力矩的计算及其校核 (12) 七.致谢 (15) 八.参考文献 (16) 九.附录 (17) 设计任务书一、设计题目 阀体专用夹具设计。 二、零件图及加工工序分析 阀体零件图如图1所示： 图1 阀体零件图 钻直径为17毫米的孔的加工工序图如图2所示。 图2 工序图 三．设计方案 由图2工序图可知，阀体直径为17毫米的孔加工的方法为选用立式钻床Z525进行加工，为保证设计要求，并根据阀体的加工批量要求而知，应选用专用夹具。 （1）夹具设计方案的讨论 夹具结构方案(一) 1）工件定位方案及定位装置 定位方案：两面一孔定位，利用图2所示中零件的A面和D面及C孔定位，A 面用大的平面限制3个自由度，D面用固定销限制1个自由度，C孔用短圆柱心轴限制2个自由度，共限制6个自由度为全定位。 2）工件夹紧方案及夹紧装置 夹紧方案及装置：在夹具体上安装一根长轴，长轴两端分别车制螺纹，轴的一端用螺母锁紧在夹具体上，另一端穿过零件已加工好的水平内孔，也用螺母锁紧，因为在立式钻床上进行加工，轴所受的力以轴线垂直，所以要求轴具有足够的强度和刚度，防止因轴的刚度不够而影响孔的加工精度。 夹具结构方案（二） 1）工件定位方案及定位装置 定位方案：三面定位，即用图2所示A面，B面，D面定位。A面用大的平面限制3个自由度，B面用一条形支承板限制2个自由度，D面用固定销限制1个自由度，共限制6个自由度，为完全定位。 2）工件夹紧方案及夹紧装置 夹紧方案及装置：由零件图可以看出A面是一个正方形的板，所以在夹具体上安装两个螺钉压板夹紧机构，将零件通过夹紧机构夹紧在夹具体上。要求夹紧装置具有足够的强度，因此，夹紧装置应该用六角头压紧螺钉直接安装在夹具体上。 （2）方案比较： 方案（一）为完全定位，利用两面一孔定位，夹紧装置采用螺旋夹紧机构。从该工序的技术要求上，加工该孔的要求是保证该孔的轴线和水平孔轴线的垂直度要求，利用心轴定位能够很好的满足该技术要求，因为工件的定位孔与心轴为间隙配合，这在装夹工件时很方便，能够起到将工件快速装夹到正确的加工位置。从总体上看，该夹具的设计方案结构简单，也符合实际的操作。 方案（二）也为完全定位，利用三个面定位从而限制六个自由度。从夹具的 毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 承重500公斤球阀卧式焊接变位机的设计 一、前言（说明设计或论文的目的、意义，介绍有关概念） 在焊接生产中，经常会遇到焊接变位及选择合适的焊接位置的情况，针对这些实际需要，我们设计研制了焊接变位机。它可以通过工作台的回转和倾斜，使焊缝处于易焊接的位置。焊接变位机与焊接操作机配合使用，可以实现焊接的机械化，自动化，提高了焊接的效率和焊接的质量。使焊接变位机可以应用于化工，锅炉，压力容器，电机电器，铁路交通，冶金等工业部门的自动焊接系统。 在现代加工和制造过程中，焊接变位机已悄然成为的一种不可缺少的设备，其作用越来越突出。特别是近十年来，这一产品在我国工程机械行业有了很大的发展，获得了广泛地应用。各种机械产品和机械设备的结构件大多数都很复杂，尤其是各种机械的主要关键部件，其焊接质量的好坏直接影响整机性能。使用焊接变位机械可缩短焊接辅助时间，提高劳动生产率，减轻工人劳动强度，保证和改善焊接质量，并可充分发挥各种焊接方法的效能。1随着计算机技术不断向智能化发展，动控制和信息技术在制造业中的广泛应用，焊接变位机也朝着智能化、多功能化、大型化、集成化、高精度、高可靠度方向发展。 焊接变位机是改变焊件、焊机或焊工位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械装置。 焊接变位机是一种通用、高效的以实现环缝焊接为主的设备装置。可配用氩弧焊机(填丝或不填丝)、熔化极气体保护焊机(C02/MAG/MIG焊机)、等离子焊机等焊机电源并可与其它机组成自动焊接系统。该产品主要由旋转机头、变位机构以及控制器组成。旋转机头转速可调，具有独立调速电路，拨码开关直接预置焊缝长度。倾斜角度可根据需要调节。焊枪可气动升降。2 对变位机的基本要求 a．保证施焊；b．提高生产率，降低成本；c．操作方便、省力、安全；d．具有良好的工艺性，便于制造、维修和保养。 课程设计 题目：球阀阀体的机械加工工艺规程及 Φ18H11孔的工艺设备 班级： 姓名： 指导教师： 完成日期： 一、设计题目 球阀阀体零件的机械加工工艺规程及Φ18H11孔的工艺装备 二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图1张 (2) 生产类型:中批或大批大量生产 三、上交材料 (1) 被加工工件的零件图1张 (2) 毛坯图1张 (3) 机械加工工艺过程综合卡片(参附表1) 1张 (4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张 (4) 夹具装配图1张 (5) 夹具体零件图1张 (6) 课程设计说明书(5000～8000字) 1份 四、指导教师评语 成绩： 指导教师 日期 摘要 球阀阀体的机械加工及Φ18H11孔加工的工艺装备设计。并绘制球阀阀体的零件图，毛坯图，夹具装配图和夹具零件图，填写机械加工工艺过程综合卡片和工序卡片。并编写设计说明书。 球阀阀体零件的机械加工工艺规程及工艺装备事通过对球阀阀体零件工艺问题的理解分析，完成工艺规程的设计和夹具的设计。次设计为球阀阀体零件工艺规程和夹具设计提供了方法，改进了以往设计的不足，提高了劳动生产率。对于球阀阀体零件的生产具有很重要的意义。 Abstract The machine of valve body process and the Φ 18 H11 the bore process of craft material https://www.360docs.net/doc/a518435273.html,bine draw the spare parts diagram of valve body, semi-finished product diagram, the tongs assemble diagram and tongs spare parts diagram and fill in a machine to process the comprehensive card of the craft process and work preface https://www.360docs.net/doc/a518435273.html,bine write design manual. The machine of valve body spare parts process craft regulations and craft material matter to pass the comprehension toward the valve body spare parts craft problem analysis, completion craft regulations of design and tongs of design.The time design was regulations and tongs of the valve body spare parts craft design to provide a method, improvement former design of shortage, exaltation labor rate of production.Have very important meaning to the produce of valve body spare parts. 课程设计说明书 课程名称：机械制造技术 题目：成批生产“阀体”零件机加工工艺规程及其钻夹具设计学院：机电学院教研室：机制 专业：机械设计制造及自动化 班级： 学号： 学生姓名： 起讫日期： 指导教师：职称： 分管主任： 审核日期： 目录 1设计任务书2222222222222222222222222222222222222222222222222221 1.1设计题目22222222222222222222222222222222222222222222222221 1.2设计任务22222222222222222222222222222222222222222222222221 1.3设计要求22222222222222222222222222222222222222222222222221 1.4设计零件图222222222222222222222222222222222222222222222222 2零件分析及毛坯设计22222222222222222222222222222222222222222224 2.1零件的功用222222222222222222222222222222222222222222222224 2.2零件的结构及技术要求分析2222222222222222222222222222222224 2.3零件的材料及毛坯设计22222222222222222222222222222222222225 3工艺规程设计22222222222222222222222222222222222222222222222226 3.1零件结构工艺性分析2222222222222222222222222222222222222226 3.2定位基准选择2222222222222222222222222222222222222222222226 3.3加工工艺方案分析222222222222222222222222222222222222222227 3.4关键工序设计2222222222222222222222222222222222222222222229 3.5切削用量、时间定额的计算2222222222222222222222222222222229 4夹具设计2222222222222222222222222222222222222222222222222222214 4.1指定工序的工艺分析2222222222222222222222222222222222222222222222214 4.2定位方案分析及定位元件选择22222222222222222222222222222222222222215 4.3定位误差的分析与夹紧力计算222222222222222222222222222222222222222215 4.4夹紧方案设计及夹紧机构2222222222222222222222222222222222222222222216 4.5夹紧结构及操作说明22222222222222222222222222222222222222222222222216 5设计小结2222222222222222222222222222222222222222222222222222216 6参考文献2222222222222222222222222222222222222222222222222222216 河北农业大学 本科毕业设计 题目：滴灌设备与滴灌技术在节水农业中的应用 学院： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 指导教师职称： 年月日 据2011年实习单位（）编制 目录 第一章、绪论 第二章、河北水资源及节水农业发展现状 1、河北水资源现状 2、河北节水农业发展现状及发展前景 第三章、滴灌 1、现有的滴灌技术与滴灌设备及其特点 2、滴灌在节水农业中的应用 第四章、滴灌工程实例 1、藁城地区马铃薯滴灌项目工程实例 2、藁城地区马铃薯滴灌项目工程设计 第五章、实习总结报告 第六章、毕业设计总结报告 第七章、参考文献 第八章、附录 摘要 第一章、绪论 “水，生命之源；水利，民生之本！”自古以来，水利设施的发达与否对民众以及整个社会有极大影响。现如今在水资源日益紧张的情况下唯有节流才是解决问题的最佳选择，而在其中农业节水是最重要也是最好的方法，因为农业用水占总用水量的74%，并且农业用水是所有用水中浪费最严重的，因此“解决缺水问题靠节流，节流之中农业重”，可以预见，节水效果极好的微滴灌、微喷灌必将在不久的将来大放异彩，为祖国的节水事业再添新的篇章！ 第二章、河北水资源及节水农业发展现状 1、河北水资源发展现状 河北省是我国严重缺水省份之一，全省多年平均水资源总量为203亿ｍ3，人均水资源占有量为311ｍ3，是全国平均值的1/7，不及国际上公认的人均1000m3缺水标准的1/3。近几年，由于经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，河北省用水量逐年增长，年用水量已经高达220亿m3，但可利用量仅为170亿m3，供需矛盾十分突出。 据统计分析，1986～2001年，全省用水量在200亿～230亿m3之间，不仅大大超过了多年平均可利用量170亿ｍ3，而且也超过多年平均水资源总量203亿ｍ3。由于地表水资源严重匮乏，地下水资源就成了维持河北省经济发展的主要水源,致使地下水严重超采，地下水位急剧下降，甚至引起 课程设计 题目：球阀球阀阀体零件的机械加工工艺规程及加工4-M12×1.25-8H9H螺纹孔工艺装备 班级： 姓名： 指导教师： 完成日期： 一、设计题目 球阀球阀阀体零件的机械加工工艺规程及加工4-M12×1.25-8H9H螺纹孔工艺装备。 二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图1张 (2) 生产类型:中批或大批大量生产 三、上交材料 (1) 被加工工件的零件图1张 (2) 毛坯图1张 (3) 机械加工工艺过程综合卡片(参附表1) 1张 (4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张 (4) 夹具装配图1张 (5) 夹具体零件图1张 (6) 课程设计说明书(5000～8000字) 1份 四、指导教师评语 成绩： 指导教师 日期 摘要 分析球阀阀体零件的零件工艺分析，确定其生产类型，然后确定毛坯的种类与制造方法，设计其机械加工工艺规程及工艺装备，并绘制出球阀阀体零件图、毛坯图、夹具装配图和夹具零件图，填写机械加工工艺过程卡片及机械加工工序卡片，编制课程设计说明书。 了解球阀阀体零件的结构以及所要加工的工序，根据其加工特点和生产类型来确定零件的定位方式，设计其夹紧装置。本设计题目是加工四个孔径相同的螺纹孔，因此应根据其加工精度与表面粗糙度选择可行的、合理的夹具。该零件的夹具设计应具有工作可靠、效率高的特点，在操作方面，操作安全、省力、夹紧迅速，并且便于制造与维修。 Abstract The analysis valve chest components components craft analysis, determined its production type, then the determination semifinished materials type and the manufacture method, design its machine-finishing technological process and the craft equipment, and draws up the valve chest detail drawing, the semifinished materials chart, the jig assembly drawing and the jig detail drawing, the filling in machine-finishing technological process card and the machine-finishing working procedure card, the establishment curriculum designs the instruction booklet. Understood the valve chest components the structure as well as must process the working procedure, according to its processing characteristic and the production type determined the components the locate mode, designs its clamp.This design topic processes four aperture same threaded holes, therefore should act according to its processing precision and the surface roughness choice feasible, the reasonable jig.This components jig design should have the work reliably, the efficiency high characteristic, in the operation aspect, the operational safety, reduces effort, the clamp is rapid, and is advantageous for the manufacture and the service. 前言 近年来，高等职业教育迅速发展。为我国的职业教育事业带来了蓬勃生机，数控技术及应用作为一门新兴行业，在国内外机械加工中，具有举足轻重的地位。数控机床作为一种高智能产品，它以结构灵活多变，加工精度高，生产效率高，质量稳定，特别适应多品种，小批量，产品更新周期快的特点，深受广大生产企业的青睐。作为一名毕业生，经过三年的职业教育，按照老师的要求，综合运用所学知识，通过查找资料，能否保质保量地完成毕业设计任务，是检验毕业生合格与否标准。本人经过周密思考，认真总结，仔细筛选，决定设计球阀，它综合运用了所学专业知识，充分运用了数控机床加工的各项功能，具有典型代表性。设计内容包括：1摘要，2目录， 3球阀及各部件的功用与用途，4三维建模造型图5结论与张望6参考文献。 第一章绪论 1.1 课题研究的背景 1.1.1 国内外控制阀的发展现状 从19世纪控制阀应用在蒸汽机开始直到今天，控制阀已经发展成为全球年产值约为200亿美元的产业，而且随着全球性工业化的发展，保持着稳定的增长。目前，全球的控制阀市场如同大部分工业品一样被三个经济体瓜分，分别是美国为代表的北美经济体，以德国、英国、法国为代表的欧盟地区，和以日本为代表的亚太地区。 美国作为世界上的头号经济强国，美国的阀门工业从二战后初期的全球一半产值下降到现在的30%左右，仍然是全球的最大的阀门供应商。据美国阀门协会统计，美国阀门协会有超过110家企业，年产值超过40亿美元。随着美国公司国际化程度的不断加强，阀门企业开始通过收购本土以及世界其它国家的企业来扩大自己的市场份额，增强竞争力。由于企业之间的收购不断加剧，如今美国的阀门企业多数属于某个超大型跨国公司的一部分。著名的TYCO流体控制公司是年度销售额340亿美元的TYCO国际的子公司；MASONEILAN公司是DRESSER工业公司的一部分，其年销售额超过3亿美元；1984年就在中国开展业务的FISHER 控制阀由于进入中国较早，其产品已经成为中国教科书的样板，其母公司EMMERSON集团的销售额已超过140亿美元。 德国作为欧盟经济体的火车头，德国的经济在二战后得到了迅速的恢复，德国产品凭借其优良的质量迅速占领了欧洲市场，并随着中国的对外开放来到了中国。目前德国的阀门生产企业有170多家，产值超过22亿欧元，其中出口率为50%左右。德国的阀门企业一直保持着中小型私营企业的特点，目前刚刚开始类似美国的企业并购，但还没有形成类似美国的大的跨国公司。德国的控制阀企业多数属于专业性很强的公司，在某一类产品的研究、设计制造方面都有自己的独到之处。SAMSON公司作为德国控制阀行业的领军者，销售额超过4亿欧元，从1909年发明的波纹管开始，一直在控制阀领域保持技术和质量的领先。AUMA公司是世界上最大的专业生产控制阀用的电动执行器的企业之一，销售额在1.5亿欧元左右，其在电动执行机构上的技术领先使其保持着巨大的竞争优势。 固定球阀 Q347F-40 产 品 使 用 说 明 尊敬的用户： 非常感谢你选择使用本公司钢制球阀系列产品。本公司集阀门产品的设计、开发、制造、安装和销售服务于一体，对所有阀门产品的质量、售后服务有了全面保障。现对阀门产品的结构特点、工作原理、设计制造标准、技术性能参数等做出详细的说明。请你务必在安装使用本公司产品前详细阅读《使用说明书》，确保你在安装使用时更加便利。如果你在阀门使用过程中有何疑难问题，请致电本公司售后服务部。 1,用途和性能规范 1．1用途 a、本产品主要用于气体、液体介质管路上作启闭器，接通或截断介质，具有流阻 小，启闭较省力等优点。 b、适用范围：化工、石油、冶金、造纸、制药等行业。 1 1．3阀门最大工作压力额定值（压力-温度基准） 表中温度是指工作状态下管路介质的温度，表中压力是持续无冲击压力 2 采用标准 2．1设计制造按GB/T 12237的规定； 2．2检验和试验按GB/T 13927或JB/T9092的规定； 2．3法兰尺寸按JB/T79的规定； 2．4结构长度按GB/T 12221的规定； 3 结构特点和使用原理 3．1结构及主要外形尺寸参见简图 3．2本阀靠旋转手轮使阀杆转动而带动球转动来达到启闭目的。 3．3本阀门关闭时手柄按顺时针方向旋转（操作器上设有开关标记）。 3．4本阀门采用PTFE阀座，工艺简单、密封更换方便。 3．5采用A105套球对PTFE软密封，关闭力矩小，易密封。 3．6采用可换式密封结构，维修方便。 3．7球阀的阀座具有自泄压作用从而保证阀门中腔的泄压。 — 1 — 1 底盖 2 下阀杆 3阀体 4 阀座组件 5 阀盖 6球体 7 滑动轴承 8上阀杆 9 滑动轴承 10螺栓11螺母 12压套 13填料 14连接盘 15执行器 4 阀门主要零件材料 5 阀门主要连接尺寸 — ２ — 零件名称 阀体 阀盖 上阀杆下阀杆 阀座 组件 球体 滑动轴承 螺栓 螺母 平键 所用材料 A105 2Cr13 A105+ PTFE A3+ENP 304+PTFE 35 45 45 口径 L D ?1 n-d ?2 ?3 f f1 b DN150 559 350 290 12-?34 250 204 3 4.5 46 本科课程设计 令狐采学 题目：过程流体机械课程设计 学院：机械与自动控制学院 专业班级：过程装备与控制工程 姓名：学号： 二O一六年七月 目录 摘要· ·························································I 第一章工作原理和设计方法 (1) 1.1 工作原理 (1) 1.2 设计方法 (1) 1.2.1 球阀结构 (1) 1.2.2 球阀材料 (2) 1.2.3 阀体 (3) 1.2.4 球体 (4) 1.2.5 阀杆 (4) 第二章球阀尺寸计算 (6) 2.1 阀体 (6) 2.2 阀 杆 (6) 2.2.1 阀杆尺 寸······················· (6) 2.3 球体尺寸计算 (6) 2.4密封比压 (6) 2.5球阀转矩 (9) 2.6法兰螺栓校核 (10) 2.7法兰选型 (11) 第三章数值模拟计算方法·························· (12) 3.1 数学模型 (12) 3.2 网格划分 (13) 3.3 边界条件 (14) 3.4CFD使用步骤 (14) 第四章管道内流体模拟结果分析 (15) 4.1 球阀在不同相对开度时的速度分析 (15) 4.2 球阀在不同相对开度时的压力分析 (16) 4.3 球阀在不同相对开度时的流量系数分 析 (17) 第五章总结······················································· 参考文献·························································· 目录 前言 (2) 1. 阀体的工艺性分析 (3) 1. 1零件结构功用分析 (4) 1. 2形体分析 (4) 1. 3 技术要求分析 (5) 2. 零件的工艺设计 (5) 2.1零件生产纲领确定 (6) 2.2毛坯的结构确定 (6) 2.2.1毛坯的结构工艺要求 (6) 2.2.2毛坯类型 (7) 2.2.3毛坯余量确定 (7) 2.2.4毛坯－零件合图草图 (7) 2.3工艺设计原则 (8) 2.3.1 加工方法的选择 (8) 2.3.2 加工阶段的划分 (8) 2.3.2 工序的合理组合 (9) 3.制定工艺路线 (10) 3.1 工艺路线方案 (10) 3.2设备及其工艺装备确定 (11) 3.3 主要工序切削用量及工时计算 (11) 5. 夹具设计 (16) 5.1 车床夹具的主要类型 (16) 5.3 4×φ4的孔夹具 (17) 5.4 镗φ20孔夹具 (18) 5.5 夹具精度分析 (22) 总结 (23) 参考资料 (24) 前言 机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段。机械制造技术基础是以机械制造中的工艺问题为研究对象，实践性较强的一门学科，通过毕业设计，使我在下述各方面得到了锻炼： ⒈能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量。 ⒉提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。 3.培养了一定的创新能力。 本毕业设计是研究阀体的加工工艺和夹具设计。首先通过对零件图的分析，了解工件的结构形式，明确了具体的技术要求，从而对工件各组成表面选择合适的加工方法。再拟订较为合理的工艺规程，充分体现质量、生产率和经济性的统一。 夹具除了夹紧、固定被加工零件外，还要求保证加工零件的位置精度、提高加工生产率。 由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教，本人将表示真诚的感谢! 冲击式水轮机毕业设计任务书、基本资料和指示书 河海大学水电学院动力系 二○○六年三月 冲击式水轮机毕业设计 任务书 一、设计内容 根据给定的原始资料，对指定的电站、指定的原始参数进行该电站的机电初步设计，包括：电站装机机型的比较设计和参数选择，调节保证计算及调速设备选择，该电站的辅助系统设计和电气一次系统初步设计。 二、时间安排 1、电站装机机型比较设计4周 2、调节保证系统1周 3、辅助系统2周 4、专题 1.0周 5、电气部分2周 6、成果整理1周 7、评阅答辩1周 8、机动0.5周 总计12.5周 三、成果要求 1、设计说明书：说明设计思想，方案比较，参考资料及最终结果。 2、设计计算书：设计计算过程，计算公式，参数选取的依据，计算结果。 3、图纸：主机部分厂房纵剖图，配水环管装配图，水系统图，气系统图和油系统图，电气主接线图及专题部分图纸，规格为1号图，其中主机部分厂房纵剖图及配水环管图要求既要画出手工图纸又要CAD图，其他全部CAD图。 冲击式水轮机毕业设计 资本资料 一、田湾河电站 田湾河位于四川甘孜州康定县、雅安市石棉县境内，为大渡河中游的一级支流，发源于贡嘎山西侧，主源莫溪沟由北向南流，在魏石达先后有贡嘎沟和腾增沟分别自左、右岸汇入后始称田湾河。下行至界碑石进入石棉县境内并有环河自右岸汇入，经草科、田湾在两河口注入大渡河。 整个田湾河开发方案规划为干、支流“两库四级”开发。整个梯级从上至下依次由巴王海、仁宗海、金窝和大发四级水电站组成。业主提出整体开发田湾河的思想，计划在2007年内完成仁宗海、金窝、大发三个梯级水电站的建设。 仁宗海水库水电站位于康定县和石棉县交界处，工程为混合式开发。电站龙头水库坝址位于仁宗海口上游约400m处，水库正常蓄水位2930m，总库容1.09亿m3，调节库容0.91亿m3，水库具有年调节性能；引水隧洞长约7.5km；地下厂房厂址位于界碑石下游约650m，距田湾河河口约30km。仁宗海水库电站工程已于2003年开工，第一台机组计划投产日期2007 机电及自动化学院 《机械制造工艺学》课程设计说明书 设计题目：阀体零件工艺方案设计 姓名： 学号：0811112036 班级：机电（1）班 届别：2008 指导教师 2011 年 7月 目录(共12页) 一、零件的分析 (1) （一）零件的作用……………………………………………………………………………… (1) （二）零件的工艺分析 (1) 二确定生产类型 (1) 三确定毛坯 (1) 四工艺规程设计 (2) （一）选择定位基准： (2) （二）制定工艺路线 (3) （三）选择加工设备和工艺设备 (8) （四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 (9) （五）确定切削用量及时间定额 (9) 五余量表格 (10) 参考资料：《机械制造工艺设计手册》 《机械制造工艺学》 《机械加工余量手册》 《热加工工艺基础》 《金属工艺学实习教材》 《互换性与测量技术》 《机械制图》 一、零件的分析 （三）零件的作用 阀体，泵体等均属于箱体类零件。其主要作用是用于支承，包容，保护运动零件或其他零件。 本题目的阀体是球阀中的主体零件，它容纳阀芯，密封圈，阀杆，填料压紧套等零件。它的大致形状类似于三通管，左端方形凸缘上有直径为50，公差等级为11级的孔与阀盖配合，右端外螺纹作用连接管道，上部直径18H11孔与阀杆配合，从而起到调节流量的作用。 （四）零件的工艺分析 通过查找手册和热加工工艺基础课本，中碳铸钢ZG230-450具有良好的性能，适用于受力不大，要求韧性的零件制造，例如轴承盖，阀体等，所以零件材料选ZG230. 1：根据零件图分析，为了便于铸造，毛胚只铸造出水平方向的孔，竖直方向的孔用钻床加工，为了铸造效率，选择用金属型铸造。 2：因为水平方向的孔很多，且在同一中心线上，所以在加工时用水平方向的外圆做粗基准进行加工，则能够保证所有的孔同轴。 3：因为竖直方向的孔中心线跟水平方向的孔中心线有垂直度要求，所以应先对水平方向的孔加工，然后再加工竖直方向的孔。利用水平方向的外圆进行粗加工，然后以孔表面做精基准加工外圆；再用加工好的外圆面精加工孔。这样水平方向上才有足够的精度做基准。 4：孔表面粗糙度要求较高，所以都需精加工；与外零件配合的端面粗糙度也要求较高，所以都要精加工。 5螺纹加工为最后加工，这样便于装夹。 二确定生产类型 因为本次设计零件加工为大批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分 第一章绪论 1.1球阀简介 球阀问世于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。在西方国家工业发达的国家，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。 球阀主要用于截断或接通管路中的介质，亦可用于流体的调节与控制，其中硬密封V型球阀其V型球芯与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。 1.2球阀的工作原理 球阀它具有旋转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，但近来的发展已将球阀设计成使它具有节流和控制流量之用，如V型球阀。 球阀的主要特点是本身结构紧凑，密封可靠，结构简单，维修方便，密封面与球面常在闭合状态，不易被介质冲蚀，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等，在各行业得到广泛的应用。球阀阀体可以是整体的，也可以是组合式的。 1.3球阀的特点 1．流体阻力小，全通径的球阀基本没有流阻。 2．结构简单、体积小、重量轻。 3．紧密可靠。它有两个密封面，而且目前球阀的密封面材料广泛使用各种塑料，密封性好，能实现完全密封。在真空系统中也已广泛使用。 4．操作方便，开闭迅速，从全开到全关只要旋转90°，便于远距离的控制。 5．维修方便，球阀结构简单，密封圈一般都是活动的，拆卸更换都比较方便。 6．在全开或全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀。 7．适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。 8．由于球阀在启闭过程中有擦拭性，所以可用于带悬浮固体颗粒的介质中。 1.4球阀的分类 球阀分有：浮动球球阀、固定球球阀、轨道球阀、V型球阀、三通球阀、不锈钢球阀、锻钢球阀、卸灰球阀、抗硫球阀、三通球阀、气动球阀、电动球阀、卡套球阀、焊接球阀。 按壳体/主体材料分类，球阀可分为： 1. 金属材料阀门：如碳钢阀门、合金钢阀门、不锈钢阀门、铸铁阀门、钛合金阀门、蒙乃尔阀门、铜合金阀门、铝合金阀门、铅合金阀门等。 2. 金属阀体衬里阀门：如衬胶阀门、衬氟阀门、衬铅阀门、衬塑阀门、衬搪瓷阀门。 3. 非金属材料阀门：如陶瓷阀门、玻璃阀门、塑料阀门。 国内生产球阀的厂家比较多，连接尺寸也大多不统一。主要分以下几个大类：（1）以JB／T2203－1999《球阀结构长度》为主的通用类。目前国内大多数球阀生产厂家均按本标准设计生产。如上海良众阀门有限公司、浙江罗浮锅炉附件厂、杭州阀门厂、、上海阀门厂、开封高压阀门厂、海安阀门厂等。但本标准也不尽完美，规格不全，浮动式球阀最大公称通径为DN1200，固定式球阀最大公称通径DN2000。根据厂所生产的阀门规格及掌握的资料来看，目前浮动式球阀公称通径最小为DN6，固定式球阀公称通径最小为DN50。经考证，各厂家 目录 阀体壁厚验算 (1) 密封面比压验算 (2) 阀杆总转矩及圆周力 (3) 阀杆头部强度验算 (5) 中法兰螺栓强度验算 (6) 阀体中法兰强度验算 (9) 参考资料 1、API 6D………………………………………………………………管道阀门 2、ASME B16.34…………………………………阀门—法兰、螺纹和焊端连接的阀门 3、ASME B16.5…………………………………管道法兰和法兰管件—NPS1/2~NPS24 4、机械工业出版社………………………………………《阀门设计手册》 5、机械工业出版社………………………………………《实用阀门设计手册》 6、ASME 第二卷 D篇………………………………………锅炉及压力容器规范材料规范 7、ASME VIII第一册………………………………………压力容器建造规则 8、机械工业出版社………………………………………《阀门设计入门与精通》 说明 1、以公称压力作为计算压力 2、对壳体壁厚的选取，在满足计算壁厚的前提下，按相关标准取壳体最小壁厚且圆整整 数，已具裕度 3、涉及的材料许用应力值按-29～200℃时选取 4、适用介质为水、油、气等介质 5、不考虑地震载荷、风载荷等自然因数 6、瞬间压力不得超过使用温度下允许压力的1.1倍 7、管路中应安装安全装置，以防止压力超过使用下的允许压力 简 图 零件名称 阀 座 材料牌号 PTFE 计算内容 密封面比压验算 根 据 《实用阀门设计手册》 序号 计算数据名称 符号 公 式 数 值 单位 1 密封面外径 D MW 设计给定 119 mm 2 密封面内径 D MN 设计给定 108 mm 3 密封面宽度 bm 设计给定 5.5 mm 4 计算压力 P PN 设计给定 2.0 MPa 5 密封面必须比压 q MF 查手册表3-13 4.85 MPa 6 密封面计算比压 q ()4() MW MN MW MN D D P D D +- 10.318 MPa 7 密封面许用比压 [q] 查手册表4-66（阀门设计手册Pg428） 15 MPa 结论： 〔q 〕≥q ≥q MF 合格 机械制造技术基础课程设计任务书 题目：阀体零件机械加工工艺规程及夹具设计（年产量为大批量）主要内容： 1.零件图 1张 2.毛坯图 1张 3.机械加工工艺卡片 1份 4.夹具设计装配图 1张 5.夹具体零件图 1张 6.课程设计说明书 1份 班级： 姓名： 学号： 指导教师： XX年 XX月 XX日 目录 目录................................................................................................... - 2 -序言..................................................................................................... - 5 -1 阀体的工艺分析及生产类型的确定 ........................................................ - 5 - 1.1阀体的作用................................................................................ - 5 - 1.2阀体的技术要求.......................................................................... - 6 - 1.3阀体的工艺分析.......................................................................... - 6 - 1.4阀体的生产类型.......................................................................... - 7 - 2 确定毛坯、绘制毛坯图......................................................................... - 7 - 2.1选择毛坯种类............................................................................. - 7 - 2.2毛坯形状的确定.......................................................................... - 8 - 2.3毛坯尺寸的确定.......................................................................... - 9 - 3 拟定阀体工艺路线 ............................................................................. - 10 - 3.1定位基准的选择........................................................................ - 10 - 3.2表面加工方法的确定................................................................. - 10 - 3.3加工阶段的划分........................................................................ - 11 - 3.4工序的集中与分散 .................................................................... - 12 - 3.5工序顺序的安排........................................................................ - 12 - 3.6确定阀体工艺路线 .................................................................... - 13 - 4 工艺装备的选择................................................................................. - 14 - 管线球阀 Q41F-Cl. NPS 使用说明书 成都航利阀门成套设备有限公司 2009.11 附件一：阀门数据表 第 1 页 共 11 页 1.用途和性能规范 1.1用途和产品范围 管线球阀产品广泛应用于石油、天然气工业管道传输系统，用来接通或阻断管路中的介质。 本使用说明书涉及的管线球阀产品主要有浮动球阀、固定球阀。根据使用规格的不同进行选择。 1.2性能规范 适用压力：Class150～Class900 适用规格：NPS2～NPS16 适用介质：石油、天然气、水等 适用温度：-101-121℃（超低温） -46-121℃（普通低温） -29-121℃（常 温） 普通性能试验规范： ●阀门试验规范(API 6D 22nd ) 常温阀门压力试验 DN(in.) PN(Class) 试验压力 试验时间 项目 (Inch) (Class) 试验介质 (Bar) (Min.) ≤4 3 6~10 5 12~18 15 壳体液压试验 ≥20 150~900清洁水 1.5PN 30 ≤4 3 上密封试验 ≥6 150~900清洁水 1.1PN 5 ≤4 ≤1500 1.1PN 3 阀座高压液压试 验 ≥6 ＞1500 清洁水 276 5 ≤4 ≤1500 1.1PN 3 阀座高压气密试 验 ≥6 ＞1500 压缩空气 276 5 ≤4 3 阀座低压气密试 验 ≥6 150~900压缩空气 6 5 ≤4 DBB 试验 ≥6 150~900 压缩空气 1.1PN 3 产品使用说明书 1.3 采用的主要标准 API 6D 管线阀门 ASME B16.34 法兰、螺纹和焊接管阀门 ASME B16.5 管线法兰和法兰管件 API 6FA 阀门耐火试验 API 598 阀门的检验与试验 ASME B1.20.1 管螺纹 JB/T308-2004 阀门型号编制方法 GB/T12237-2007 石油、石化和相关工业用钢制球阀 GB/T19672-2005 管线阀门技术条件 GB/T13927-2008 工业阀门压力试验 2.工作原理和结构说明 本产品为法兰式浮动、固定球结构。它的启闭件为一个球体，利用球体绕阀杆旋转 90°实现阀门的开启和关闭的目的。 2.1浮动球阀 浮动球的阀体内有两个阀座密封圈，在它们之间夹紧一个球体，球体借助于阀杆可以自由地在阀座密封圈中旋转；在开启时，球孔与通道孔对准，以保证介质在小的阻力下通过，当阀杆转动?圈时（90°）,球孔垂直于阀门的通道，靠加给阀座密封圈的预紧力和介质压力将球紧紧地压在出口端的阀座密封圈上，从而保证完全密封。球体上有通孔，通孔的直径等于管道内径的称为通径；而球体的通孔直径小于管道的内径的则称为缩径。阀座密封圈的材料为PTFE、RPTFE(聚四氟乙烯、增强聚四氟乙烯)，具有摩擦系数小，性能稳定，不易老化等优点。安全防火功能，非金属四氟乙烯镶在阀座上面，低压时靠装配调整两阀座密封圈，使之贴近球体，靠四氟乙烯圈密封；高压时，由介质推动阀座，四氟圈和金属阀座 第 2 页共 11 页阀体夹具设计说明书
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