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毕 业 设 计(论文)

控制阀零件结构设计和工艺方案制定

摘 要
现代计算机辅助设计技术在制造业中有着广泛应用。利用基于特征CAD技术的参数化设计理论可以极大地提高了设计效率，缩短了设计周期，减少了设计过程中信息的存储量，降低了设计费用，从而增强了产品的市场竞争力。
论文中控制阀零件结构设计和工艺分析的工作内容包括设计控制阀外形参数设计，主要为设计阀芯形状和尺寸，设计阀体外形尺寸。通过使用CATIA和Auto CAD软件画出实体图和工程图，并且对其加工工艺进行分析，分析零件的哪种外形容易加工，确定各个部分的具体加工方案，并分析加工工艺与所设计零件的匹配关系，找出最佳组合方案。
最终设计方案为阀芯形状采用四段直边和四段四分之一圆弧边组成，其中直边长尺寸为8mm,圆弧边半径尺寸为14.1mm。阀芯与阀体的公差配合选择为H7/g6，材料牌号选择为铝镁合金5052，加工工艺为数控铣床与车床结合加工。

关键词：控制阀；计算机辅助设计；CATIA；加工方案

ABSTRACT

Key Words：T; CATIA; Processing program

目 录
1绪 论 1
1.1 论文的目的和意义 1
1.2 计算机辅助设计在工业设计中的应用 1
1.3 CATIA软件介绍 1
2设计要求和设计方案 3
2.1 设计要求 3
2.2 阀芯的形状与尺寸设计 4
2.3 阀体的尺寸设计 5
2.4 公差配合设计 6
2.5 表面粗糙度的设计 7
2.5.1 粗糙度对配合的影响 7
2.5.2 表面粗糙度对零件的影响 8
2.5.3 获得理想的表面粗糙度的方法 8
2.5.4 零件表面粗糙度的选择 9
2.6 材料的选择 9
2.6.1 铝合金的种类 9
2.6.2 铝合金的性质及用途 10
2.6.3 铝合金的选用原则 10
2.6.4 材料的选用 11
3加工工艺方案 12
3.1 铝合金加工工艺分析 12
3.1.1 铝合金的切削加工性 12
3.1.2 铝合金切削加工刀具选择 12
3.1.3 切削铝合金刀具参数 12
3.1.4 铝合金加工的切削用量 13
3.2 阀芯的工艺方案 13
3.2.1 毛坯的选择 13
3.2.2 加工基准端面 13
3.2.3 加工凸台 14
3.2.4 加工另一端面 14
3.2.5 加工平面和圆角 14
3.2.6 加工倒角 15
3.2.7 加工螺纹 15
3.3 阀体的工艺方案 15
3.3.1 毛坯的选择与处理 15
3.3.2 加工端面 15
3.3.3 加工另一个端面 16
3.3.4 加工浅圆孔 16
3.3.5 加工深圆孔 16
3.3.6 加工阀孔 16
结 论 18
参考文献 19
致 谢 20
附录A：零件图和3D实体图 21
附录B：外文翻译资料 21
附录C：外文翻译资料译文部分 34

1绪 论
1.1 论文的目的和意义
论文的目的在于通过运用CATIA等CAD软件环境下的工程设计完成一套阀体与阀芯的结构设计、工艺设计，包括阀体与阀芯工程图设计，为零件尺寸参数确定最优值。
1.2 计算机辅助设计在工业设计中的应用
利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计，是当前工业设计中越来越常见的工作。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中可以使用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数值类、文字类或图形类，都能存放在计算机中，并快速地检索；设计人员可以利用计算机进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。利用CAD技术基于特征的参数化设计理论可以极大地提高了设计效率，缩短了设计周期，减少了设计过程中信息的存储量，降低了设计费用，从而增强了产品的市场竞争力。
1.3 CATIA软件介绍
CATIA是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application（计算机半自动3D界面应用软件）的缩写，是法国Dassault公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，居世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子\电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA 提供方便的解决方案，迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。包括:从大型的波音747飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒，几乎涵盖了所有的制造业产品。在世界上有超过13,000的用户选择了CATIA。CATIA 源于航空航天业，但其强大的功能以得到各行业的认可，在欧洲汽车业，已成为事实上的标准。CATIA 的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业。其用户群体在世界制造业中具有举足轻重的地位。波音飞机公司使用CATIA完成了整个波音777的电子装配，创造了业界的一个奇迹，从而也确定了CATIA 在CAD/CAE/CAM 行业内的领先地位[1]。
CATIA 源于航空航天工业，是业界无可争辩的领袖，以其精确安全，可靠性满足商业、防御和航空航天领域各种应用的需要。在航空航天业的多个项目中，CATIA 被应用于开发虚拟的原型机，其中包括Boeing飞机公司（美国）的Boeing 777 和Boeing 737，Dassault 飞机公司（法国）的阵风（Rafale）战斗机、Bombardier飞机公司（加拿大）的Global Express 公务机。Boeing飞机公司在Boeing 777项目中，应用CATIA设计了除发动机以外的100%的机械零件。并将包括发动机在内的100%的零件进行了预装配。Boeing 777也是迄今为止，唯一进行100%数字化设计和装配的大型喷气客机。CATIA 的后参数化处理功能在777的设计中也显示出了其优越性和强大功能。为迎合特殊用户的需求，利用CATIA 的参数化设计，Boeing 公司不必重新设计和建立物理样机，只需进行参数更改，就可以得到满足用户需要的电子样机，用户可以在计算机上进行预览。

2设计要求和设计方案
2.1 设计要求
运用CATIA软件进行阀体与阀芯的3D模型设计，并优化参数，完成工程图的绘制，最后进行工艺设计。 图2-1 阀体及阀芯的设计要求

2.2 阀芯的形状与尺寸设计
根据要求，孔要有至少四段直线段和四段弧线。而根据常识克制在加工的时候边越少越容易加工，所以暂将其设计定为直线段和弧线段各四段的组合。初步设计为带圆角的矩形，并且中心对称。考虑到加工上的便利，圆弧段与直线段部分连接部分必须要平滑，同时因为相邻直线段相互垂直，由此可以得到圆弧段皆是四分之一圆弧段，即其角度为90。同时圆弧段的曲率半径越大，对于加工工具来说越容易加工，可以选择尺寸比较大的工具加工[2]。同时也正是考虑到直线段与圆弧段之间需要平滑连接，所以圆弧段必须是正常的向外凸出，而不是向内凹的，虽然向内凹陷更加节省材料，但是加工比较困难，而且尖角部分容易损坏。最后设计草图如图2-2所示。
图2-2 阀芯的形状示意图

在图中，设直线段一半长x，圆弧段半径长y。根据条件， 建立方程，有：

由上述几个式子可以确定一个取值区间，即图2-3中五条直线所围成的一个范围（阴影部分）。
图2-3 关于直线边于圆弧边半径的取值区间
又因为半径越大的圆弧，在现有加工条件下，加工越容易。所以在可选区间内取y最大，即：x=4, y=14.3。经过计算得出：设计出阀孔轮廓的内切圆直径为36.6>30；外接圆直径为39.91<40；每段直线段长8，每段弧长为22.45>8；总边长为121.804大于120。所设计形状参数复合要求。阀芯底部的倒角定为倒角。
使用CATIA软件为阀体制作出3D实物图，参见附录A:零件图与3D实物图。
2.3 阀体的尺寸设计
阀体底部与阀芯配合的孔的形状与尺寸应与所设计的阀芯的基本尺寸一样。都是四段圆弧与四条直线段组成。阀体侧壁的厚度要求不小于4mm，考虑加工时可能产生的误差，将其厚度定为4.5mm。其他要求中给定的数据如要求所示。
使用CATIA软件为阀体制作出3D实物图，参见附录A:零件图与3D实物图。最后阀芯阀体的配合图如图2-4所示。
图2-4 阀芯和阀体的设计图[3]
2.4 公差配合设计
阀体与阀芯的结合方式为柱面间隙配合，属于间隙不大的滑动配合，而且不希望其自由转动，但可自由滑动并精密定位的配合[4]。故阀芯的基本偏差选定为g6，而在较高公差等级中，孔比同级轴加工困难，所以采用孔比轴第一级相配，要求按基孔制或基轴制形成的配合具有相同的极限间隙，根据国家标准GB/T 1801-1999[5]，由图2-5可知，选用基孔制优先配合H7/g6[6]。
图2-5 常用于优先公差配合表[6]
确定公差配合后，则计算阀孔与阀芯的极限偏差。已选定公差配合为H7/g6，阀孔与阀芯的基本尺寸相同。由于配合部分不是单一的平面或是柱面，而是两者的组合。所以计算阀芯阀体的极限偏差，需要把平面和柱面分开来计算。两个平面间尺寸最小，是36.6mm；四角的曲面部分是四分之一圆柱面，应按与之对应的圆柱的尺寸来计算，此曲面的半径为14.3mm，对应的圆柱截面的直径就是28.6mm。
1）两个平面间距的极限偏差的计算：
几何平均值
标准公差因子
标准公差

轴g的基本偏差为上偏差es，查轴和孔的基本偏差公式表，得:

g6的下偏差ei

基准孔H7的基本偏差EI，查轴和孔的基本偏差公式表，得:

孔H7的上偏差ES:

故得两平面间的极限偏差：
孔：； 轴：。
2）四角圆弧极限偏差的计算：
几何平均值
标准公差因子
标准公差

轴g的基本偏差为上偏差es，查轴和孔的基本偏差公式表，得:

g6的下偏差：

基准孔H7的基本偏差EI，查轴和孔的基本偏差公式表，得:

孔H7的上偏差ES：

故得四角弧面的极限偏差：
孔：； 轴：。
2.5 表面粗糙度的设计
2.5.1 粗糙度对配合的影响
1）表面粗糙度对运动精度的影响
表面粗糙度达不到规定要求，不仅会降低运动的精度，而且由于粗糙的表面会带来实际接触面积的减小，从而降低零件的接触刚度，引起振动，并降低机器工作精度的持久性，也降低工件的使用寿命。
2）表面粗糙度对耐磨性的影响
一个加工完毕的摩擦副的两个接触表面之间，最初阶段只在表面粗糙峰部接触，实际接触面积远小于理论接触面积，有非常大的单位应力，使实际接触面积处产生弹性变形、塑性变形和峰部之间的剪切破坏，引起严重磨损。表面粗糙度对零件表面的磨损的影响很大。一般来说表面粗糙度值越小，其磨损性越好。但表面粗糙度值太小，润滑油不易储存，接触面之间容易发生分子粘接，磨损反而增加。因此零件接触面的粗糙度有一个最佳值，其值与零件的工作情况有关，工作载荷大时，初期磨损量增大，表面粗糙度最佳值也加大。
3）表面粗糙的对配合质量的影响
影响零件间配合的实际效果是以基本尺寸相同孔与轴的配合以表面轮廓不平度算数的大小来衡量，因此无论配合属于何种性质，平均偏差Ra的多与少是衡量配合质量的标准；零件的表面粗糙度的优劣会直接影响配合效果及正常的配合寿命。在论文中，阀芯和阀体属于间隙配合的孔与轴，因为有相对运动。如果因为表面粗糙度差，接触面积减少则峰谷接触平均值减少，单位面积上受力增加，极易引起磨损，使配合间隙增大，破坏了设计要求的配合性质，影响配合精度，造成控制阀失去设计使用效能。
2.5.2 表面粗糙度对零件的影响
表面粗糙度对于所设计的控制阀零件的影响，主要表现在对零件耐腐蚀性的影响。零件的耐腐蚀性很大程度上取决于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大，可以预见凹谷中聚集腐蚀性物质就愈多，造成腐蚀加剧，抗蚀性就愈差。同时表面层的残余拉应力会产生应力腐蚀开裂，继而降低零件的耐磨性。在需要特殊要求的配合还会影响密封性，对流体流动产生较大的阻力。从而减少了工件的使用效率，降低了零件的工作寿命。
2.5.3 获得理想的表面粗糙度的方法
在加工过程中，由于刀具与制作表面之间的摩擦、切削或压制是的塑性变形，以及工艺系统中高频振动等因素的作用，使被加工表面产生几何变形。表面粗糙度就是指加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的几何形状特征。所以要获得理想的表面粗糙度方法应从一下几方面考虑：
（1） 精加工时，选用刚性高、运动精度高的机床，可以防止或减少工艺系统的振动，减少振动波纹。
（2） 提高刀具的锋利程度，减小刀具与工具间摩擦与挤压，避免积屑瘤的产生。塑性好的材料应正确使用冷却润滑液。
（3） 正确的选用切削用量，使切屑变形小，采用高速宽刀刃硬质合金刀或低速宽刀刃高速钢刀进行精加工切削，切削深度保持在0.1~0.2mm，可以减少工件表面残留面积。减小进给量、进行高速切削容易获得小的表面粗糙度值。
（4） 选用合理的刀具几何角度。减小进给量、主偏角、副偏角和增大刀尖圆弧半径均可减小残留面积的高度。此外，适当增大刀具的前角以减小切削时的塑性变形程度。
（5） 合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量以减小切削时的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成，也是减小表面粗糙度值的有效措施。
（6） 批量大的零件可以采用专用夹具，配合专用刀具及正确的切削用量来保证正确表面粗糙度的获得。
2.5.4 零件表面粗糙度的选择
表面粗糙度的作用是反映零件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标， 是检验零件表面质量的主要依据。它选择的合理与否，直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。在通常情况下，机械零件尺寸公差要求越小， 机械零件的表面粗糙度值也越小，论文所设计的控制阀的阀芯与阀孔配合部分属于普通的配合。普通的机械对配合的稳定性要求较高，要求零件的磨损极限不超过零件尺寸公差值的50%， 要求有较好的接触面。参照采用国际标准ISO颁布的1998年的新的国有标准(采用优先选用的评定参数，即轮廓算术平均差值Ra，并采用Ra优先选用第一系列数值[7]。根据公差等级与表面粗糙度值表（用于普通机械）与零件的公差，将配合部分的阀芯表面的粗糙度定为，阀芯内表面的粗糙度定为。而所设计阀的其他非配合表面由于是非工作表面，所以不需要很高的精度，因此选择表面粗糙度为。
2.6 材料的选择
设计要求中需选用普通铝，由于工业纯铝无论是强度，刚度还是耐腐蚀性都不能达到设计要求，所以选择铝合金。铝合金因有质轻、耐腐蚀、无毒性、易于加工及表面处理等等特性，所以在现代工业上应用甚为广泛，依其加入合金元素不同各有不同的特性及其材料编号。在为控制阀选择合适的材料时，就必须了解并考查各种铝合金的特性。
2.6.1 铝合金的种类
锻造铝合金按其主要合金成份可分类如表2-1。
表2-1 铝合金合金种类及其牌号[8]
合金系
合金牌号
纯铝
1XXX
Al-Cu
2XXX
Al-Mn
3XXX
Al-Si
4XXX
Al-Mg
5XXX
Al-Mg-Si
6XXX

表2-1 铝合金合金种类及其牌号（续）
合金系
合金牌号
Al-Zn
7XXX
其它
8XXX
备用
9XXX
铝合金可分为锻造及铸造两大类，锻造用铝合金一般以挤压成型、管、棒、条及线等加工成品供应市场，而铸造用铝系以各种铸造方法制成铸件供应所需。目前锻造用铝合金之常用代号系根据美国铝业协会所规定，共有四位数。第一位数字用来区分合金系统如1XXX系代表纯铝，2XXX—8XXX是表示铝合金。
2.6.2 铝合金的性质及用途
1)纯铝及高度纯铝：主要用途为化学工业、电子工业、包装工业及建筑装潢等。
2)铝锰合金：主要为3003、3004、3005及3105，3004的主要用途为加工成形品、食用容器等，以用于铝罐最为显著。
3)铝硅合金：由于硅元素不利于铝合金之强度、耐蚀等性质，所以其用途有限，主要是利用其在液态下具有优良之流动性，而应用于焊材。
4)铝镁合金：具有极佳的耐蚀性、焊接性及相当好的机械性质，用途十分广泛，包括化学、船舶等的结构材料及装饰装潢材料。
5)铝铜合金：常用者为2011、2025、2119，主要用于飞机及运输工具之结构材料。
6)铝镁硅合金：在铝合金中属于中强度等级，由于耐蚀性、焊接性甚佳，泛用于结构材料及建筑材料和装饰材料。
7)铝锌镁合金：有相当好的焊接性，且焊接后不必再作时效处理即可取得很好的强度，使用于运输工具、船舰、战车、导弹等。
2.6.3 铝合金的选用原则
1)耐蚀性：一般而言1XXX耐蚀性最佳，5XXX亦良好，次之为3XXX及6XXX，较差为2XXX及7XXX；
2)强度：2XXX及7XXX热处理型合金强度最高；
3)成形性：完全退火料之成形性最佳，反之热处理料之成形最差，通常强度高者较不易成形；
4)切削性：通常强度较高之铝合金切削性较佳，反之低强度者切削性较差；
5)熔接性：一般而言铝之熔接均无问题，尤其部份5XXX铝种，系专为熔接考虑设计，各种铝中2XXX及7XXX较难熔接[9]。
2.6.4 材料的选用
因为材料是用于阀体阀芯部位，会受到气体液体的冲刷和侵蚀，所以倾向与选择耐蚀性比较好的铝合金；又因为需要进行金属冷加工，如车铣加工，所以材料需要具有一定的切削性，所以要选择强度比较高的铝合金。根据元素区分的不同铝合金的各自性能，选择具有极佳的耐蚀性、焊接性及相当好的机械性质的铝镁合金，具体牌号选择为5052。
5052铝棒主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性，在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如邮箱，汽油或润滑油导管，各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件：线材用来做铆钉。也常用于交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品、电器外壳等。5052铝棒的力学性质如下，抗拉强度（σb ）：170～305MPa，条件屈服强度σ0.2 (MPa)≥65，弹性模量（E）：69.3～70.7Gpa，退火温度为：345℃[10]。强度合适，是铝合金之最具代表性合金，耐蚀性、溶接性及成形性良好，特别是疲劳强度高，耐海水性佳。具有良好的机械加工性能。符合设计要求，故选择此牌号的铝合金材料。

3加工工艺方案
3.1 铝合金加工工艺分析
设计要求的零件的材料选择铝合金，故主要对铝合金的金属加工工艺进行分析。基于材料成本，加工条件等考虑，对控制阀采取常规的机械加工方法，主要考察铝合金的机械加工（切削）性质。
3.1.1 铝合金的切削加工性
铝合金的切削加工包括车、铣、钻、镗、锯等，其中车、铣切削加工应用最广。铝合金的切削加工性与铜合金有许多相似之处。由于铝合金强度和硬度相对较低,塑性较小,对刀具磨损小，且热导率较高,使切削温度较低,所以铝合金的切削加工性较好,属于易加工材料，适于较高切削速度切削。但铝合金熔点较低,温度升高后塑性增大,在高温高压作用下,切屑界面摩擦力很大,容易粘刀；特别是退火状态的铝合金, 不易获得低的表面粗糙度。
3.1.2 铝合金切削加工刀具选择
从铝合金的切削加工性可知，无论从砂轮还是从零件的精度和表面粗糙度等方面而言，均不能采用磨削工艺手段对铝合金进行切削加工。而无论是车(镗)削、铣削、钻削中的哪种切削加工类型，都要求刀具耐磨，切削刃锋锐具有大的正前角，刀具前、后刀面表面粗糙度值尽可能小，前刀面抗粘接，排屑流畅等。为此，涂层和非涂层的中、细晶粒的YG类硬质合金(ISO K10一K20)、聚晶复合金刚石(PCD，也称金刚石烧结体)以及天然金刚石是适宜的切削铝合金的刀具材料，它们都可以保证刀具刃口锋利且耐磨损。
自20世纪70年代末至80年代初，CVD金刚石技术问世以来，CVD金刚石刀具因其成本较PCD刀具和天然金刚石低廉、使用性能在许多方面超过PCD的同类产品而被迅速应用于铝合金的切削加工之中。
根据设计要求，选择硬质合金刀具对材料进行加工。
3.1.3 切削铝合金刀具参数
采用硬质合金可转位车刀进行切削加工时，对其刀片的几何参数选择为：前角γ=20º，后角α=11º～20º；断屑槽为卷曲导向型或平行类型，表面应光滑；刀具各工作表面应精细磨制而成。由于刀具强度不存在问题，刀尖角ε可根据加工需要，在35º～ 80º问选择。如车削、镗削加工小型铝合金零件时，可采用小尺寸的钎焊硬质合金刀具，经整体刃磨后使用。主切削刃参数应选择：前角γ=6º左右，后角α=11º～20º，刃倾角λ= 0º～10º，主偏角κ =75º～90º，刀尖角ε<90º，刀尖圆弧半径 r=0.3～1mm。
如采用硬质合金铣刀进行铣削时，切削刃应保持锋利，前刀面应抗粘接，排屑应流畅。有关切削刃参数选择为：圆周刃径向前角γ。≥7º，后角α。≥10º。立铣刀螺旋角β≥30º，大的螺旋角可使圆周刃的实际切削前角变大。用于粗加工的铣刀，在切削刃上开出分屑槽，或将切削刃制造成波形刃都能使排屑更好，切削更顺畅，效率更高[11]。
3.1.4 铝合金加工的切削用量
使用硬质合金刀具，可采用干切削或湿切削。如属精密或超精加工时，可加煤油冷却润滑，有助于保证加工质量。加工时切削用量选择如下：切削速度v ：v=70～800mm／min。小型钎焊刀具取较小值，一般为v =70～230mm／min；其余类型刀具可选择300mm／min以上。进给量 f：车削时，f=0.05—0.3mm／r；铣削时，f= 0.05～0.25mm／r。背吃刀量a ：车削时，a =0.2～3mm；铣削时，a(沿铣刀轴向)≤d (d为铣刀直径)且最大值不超过12mm，铣削宽度不超过0.5d[12]。.
3.2 阀芯的工艺方案
阀芯的加工工艺流程如图3-1所示。
图3-1 阀芯加工工艺流程图
3.2.1 毛坯的选择
选用铝合金棒料，棒料尺寸为直径，长，形状为圆柱型。材料选用铝合金，牌号5052。
3.2.2 加工基准端面
选用普通卧式机床，刀具选用弯头刀，材料为硬质合金。
粗车：首先任意选定一个端面进行粗车。首次粗车的目的是为了是端面平整，所以背吃刀量不需要过大，过大之后会造成材料浪费。但为了保证端面基本平整，以期在一次粗车中，将端面加工平整。所以背吃刀量需要大于端面表面尺寸的最值之差。综合考虑，首次背吃刀量定为；而粗加工不需要很高的精度，所以切削速度不用过快，选用；进给量。
半精车：由于此端面是将要加工作为凸台的端面，凸台为控制阀拆装时的夹持部位，是一个非工作表面，因此不需要很高的表面粗糙度，但与此同时此端面也是要作为基准的端面，故表面粗糙度不能过于低。综合考虑，选用半精车，此次背吃刀量定为；切削速度；进给量。
3.2.3 加工凸台
用普通卧式机床，刀具选用右偏刀，材料为硬质合金。
粗车：因为凸台直径与棒料原始直径差值较大，有20mm左右，故粗车分三次进行，每次的背吃刀量、切削速度和进给量都相同，定为，，。
半精车：在设计要求中，凸台是作为控制阀拆装是的夹持部位，凸台柱面属于非工作表面，非但不需要很高的精度，还要求有一定的防滑性，否则在夹持时容易造成滑脱现象，所以半精车足以满足设计要求。背吃刀量的选取要根据粗车后的测量值，切削速度定为：进给量定为。直至加工至设计要求的尺寸即可。
3.2.4 加工另一端面
用普通卧式机床，刀具选用弯头刀，材料为硬质合金。
粗车：与加工基准端面粗车时同理，背吃刀量的设定需要同时考虑材料的尺寸和成本。综合考虑，首次背吃刀量定为；切削速度和进给量跟交工基准端面类似，粗加工不需要很高的精度，所以切削速度不需要过快，用；进给量。
半精车：由于基准端面已定，故此端面完成后零件的总体尺寸必须符合要求，故尺寸误差要在范围之内，而且此端面也是非工作表面，表面粗糙度要求不高，所以半精车能够满足设计要求。背吃刀量必须根据上次粗加工后的测量值来确定，其值为测量尺寸与零件基本尺寸的差值；切削速度定为；进给量定为。加工指设计尺寸即可。
3.2.5 加工平面和圆角
由于阀芯与阀控配合部分的接触面不是单一的柱面或是平面，而是柱面与平面的组合，用普通铣床或车床加工比较困难，可以说是无法同时加工出轴向的平面和圆柱面。所以选用数控铣床进行加工。铣刀选用套式立铣刀，材料为硬质合金。
粗铣平面：首先粗加工出四个平面，使加工后的阀芯横截面成为边长为36.9mm左右的正方形。主轴转速选为，进给速度选为。
粗铣柱面：经过粗铣平面后，阀芯截面尺寸为直径36.9mm的正方形，对角线长度为52.18mm，而所需尺寸的外接圆直径为39.91mm，尺寸相差12.27mm。所以粗铣柱面分为两步，第一步先将四角部分的材料延对角线方向除去一部分，深度为5.8mm。第二步再粗铣出四分之一柱面，使粗铣后的四分之一柱面半径为14.7mm，留有0.4mm的余量进行精铣。
精铣：经过粗加工后，平面部分的余量为0.3mm，柱面部分的余量为0.4mm。精铣时，主轴转速选用较高的，进给速度选用。经过精铣后，零件的公差等级可达到IT8~IT7，表面粗糙度可达到[14][15]。
3.2.6 加工倒角
倒角为倒角，选用数控机床，铣刀，材料为硬质合金。
由于倒角要求精度不高，直接沿着直线边为直线边铣削出倒角。接着铣削出四分之一的圆弧边上的倒角。
3.2.7 加工螺纹
凸台上的螺纹孔设计目的是在检测时安装拉杆，故不需要很高的精度。因此人工攻螺纹就可达到要求。选用立式钻台，钻出10mm深的盲孔，然后利用手工攻螺纹加工出
3.3 阀体的工艺方案
阀体的加工工艺流程如图3-1所示。
图3-1 阀体加工工艺流程图
3.3.1 毛坯的选择
毛坯选用圆柱型棒料，棒料直径为87mm，长90mm。选用铝合金，铝合金牌号5052。.
3.3.2 加工基准端面
用普通卧式机床，刀具选用弯头刀，材料为硬质合金。
粗车：选定一个端面进行粗车，与粗车阀芯基准端面时同理，背吃刀量的设定需要同时考虑材料的尺寸和成本。首次粗车是为了是端面平整。综合考虑，首次背吃刀量定为；而粗加工不需要很高的精度，所以切削速度不用过快，用；进给量。
半精车：由于此端面是将要作为阀体的端面，是属于非工作表面，不需要很高的表面粗糙度，故半精车就能达到表面要求；但此端面也是要作为基准的端面，因此也要要求一定的表面质量。所以此次背吃刀量定为；切削速度；进给量。
3.3.3 加工另一个端面
选用普通卧式机床，刀具选用弯头刀，材料为硬质合金。
粗车：选定一个端面进行粗车，与粗车阀芯基准端面时同理，背吃刀量的设定需要同时考虑材料的尺寸和成本。首次粗车是为了是端面平整。综合考虑，背吃刀量定为；而粗加工不需要很高的精度，所以切削速度不需要过快，用；进给量。
精车：由于基准端面已定，故此端面完成后零件的总体尺寸必须符合要求，故尺寸误差要在范围之内，而此端面也是非工作表面，表面粗糙度要求不高，所以半精车就能够达到要求。背吃刀量必须根据粗加工后的测量值来确定，其值为测量尺寸与零件基本尺寸的差值；切削速度定为；进给量定为。
3.3.4 加工浅圆孔
选用普通卧式机床，选用麻花钻。
钻孔：因为之后在加工阀孔的时候也需钻孔，是属于通孔范畴。所以此次钻孔的深度定为13mm，直径。
扩孔：使用铰孔方法，留下2mm的余量，背吃刀量根据上一步完成后的测量值决定，将孔铰到需要的尺寸，即直径应该为。
3.3.5 加工深圆孔
加工方法与加工浅圆孔相同，只不过深度比较大，为68mm。使用钻头钻孔，深度定为67mm，直径。也使用绞孔方法将孔扩到直径即可。
3.3.6 加工阀孔与外径
先用车床将钻好的孔扩到直径，然后再用数控铣床加工其余的部分。铣削顺序为粗铣平面-粗铣柱面-精铣平面-精铣柱面。因为空的公差等级比阀芯的公差等级低了一级，而数控铣床加工所能达到的精度要比一般铣床高，所以采用较高的主轴转速，较小的给进速度，铣刀选用套式立铣刀，材料为硬质合金。即可达到所需精度要求。
最后，将整个阀体车至设计要求直径。
选用普通卧式机床，刀具选用右偏刀，材料为硬质合金。
粗车：粗车要求为精车留下余地，背吃刀量定为，切削速度定为，进给量定为。留下1mm的余量。
精车：背吃刀量定为，切削速度定为：进给量定为。最后，阀体的直径应当加工为。

结 论
通过对设计要求的理解，结合对机械设计知识，得出了控制阀的阀芯与阀体的基本外形尺寸。并且根据
1） 现代计算机辅助设计技术在飞机制造业中得到广泛应用。利用CAD技术基于特征的参数化设计理论可以极大地提高了设计效率，缩短了设计周期，减少了设计过程中信息的存储量，降低了设计费用，从而增强了产品的市场竞争力。
2） 表面粗糙度对零件耐磨性，配合质量，运动精度都有一定的影响。所以选择并获得理想的表面粗糙度尤为重要。所以在进行机械加工时，选择精度高的机床，合适的刀具，刀具的角度及切削用量等参数都是需要着重考虑到的地方。
3） 铝合金的牌号选择主要从材料应用环境，受力条件，加工方法等方面考虑。常见的制造业中进行机械加工所使用的铝合金大多数都是锻造铝合金。其中铝镁合金（5系列）在钣金工业，船舶工业，车辆工业，建筑业等领域里使用得十分广泛。
4） 铝合金的机械加工中应该注意铝合金熔点较低, 温度升高后塑性增大,切屑界面摩擦力很大，容易粘刀，因此无论从砂轮还是从零件的精度和表面粗糙度等方面而言，均不能采用磨削工艺手段对铝合金进行切削加工。在对铝合金加工工艺方案制定时尤为值得注意。
参考文献
Fuzzy supervisory control of end milling process.致 谢

附录A：零件图和3D实体图
附录B：外文翻译资料

Presented to

2004
The Effect of Chemical Composition and Processing on Carbon/Epoxy Laminate Quality: A combinaison of EffeclS
The chemical composition and test methods for epoxy resin systems were discussed in Chapter 3 on Thermoset Resins. Now that curing has been covered in Chapter 6, the combined influence of both chemical composition and processing conditions on final composite properties will be covered in this chapter. Chemical composition and processing of epoxy resin systems are known to affect the flow behavior and reaction kinetics of carbon/epoxy prepregs.
A study' was conducted to assess the influence of catalyst content, resin mixing and advancement, and prepreg resin content on the properties of both neat resin and prepreg. Testing included physical, chemical, thermal and viscosity characterizations. Next, carbon/epoxy laminates were fabricated and evaluated to determine the impact of both prepreg variations and lay-up variability on final laminate quality and properties.
It is generally recognized that resin flow prior to gellation is a critical variable in processing carbon/epoxy laminates. Too much flow can result in resin-starved laminates which often contain excessive porosity, while too little flow can produce resin-rich laminates that can exceed thickness tolerances and cause assembly fit-up problems.
Formulators of epoxy resin systems often use catalysts to control or alter the flow behavior of their base resin systems. Since a catalyst increases the reaction rate, it is normal for a catalyzed resin to exhibit less total flow duri