1、本科毕业论文（20 届）矿用防爆电器壳体的设计与加工所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期II诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 矿用防爆电器壳体的设计与加工 1课题意义及目标在煤矿井下有瓦斯环境中的动力设备,如电动机、开关和控制设备等,由于火花或其他事故会引起瓦斯爆炸,为了防止这种危险,需将设备制成有隔爆结构的特制外壳,使其具有耐爆性和不传爆性。2主要任务1.了解防爆盒的结构设计原理，并经计算设计合理结构2.了解防爆盒的加工工艺3
2、.绘制零件图和装配图，并建三维模型3主要参考资料1 巩利萍, 宋志安. 隔爆电气设备外壳的设计与有限元分析D, 山东科技大学,2009.2王先逵. 机械制造工艺学M. 北京：清华大学出版社，1989.3濮良贵，纪名刚. 机械设计M. 8 版. 北京：高等教育出版社，2006.4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 查阅文献，了解研究目的意义，完成开题报告2014.12.01 至 2014.12.302 广泛阅读相关文献，制定实验方案 2015.01.01 至 2015.03.103 了解壳体结构原理及加工方法，完成中期检查2015.03.11 至 2015.04.304 对壳体进行优化设计
3、 2014.05.01 至 2014.05.155 撰写毕业论文，准备答辩 2014.05.16 至 2014.06.10审核人： 年 月 I矿用防爆电器壳体的设计与加工摘要：本论文对山西阳光三极科技有限公司开发的产品 GDY 矿用防爆壳进行结构设计研究和工艺设计研究。结合煤矿防爆电气设备要求及材料的性能和价格选择制造防爆壳的材料；通过查询资料选择壳体形状；根据煤矿的要求设计壳体的总体尺寸，由已有的公式并查询机械设计手册确定壳体板厚；通过计算箱体螺栓受到的总拉力和各规格螺栓的许用拉力及布置的方式确定出使用螺栓规格及数量；由已有的公式并查询机械设计手册和 GB3836.2-2010 确定法兰及法
4、兰盖的厚度。本论文对法兰盖与大过套进行了工艺设计。通过对零件的工艺分析，选择合适的毛坯，确定加工方法及工艺路线，查手册确定加工余量等数据，最后通过计算及查手册确定各工序的切削用量。关键词：防爆电器壳体，壳体尺寸，加工工艺IIDesign and processing ofmine explosion-proof electrical appliances shellAbstract:This thesis approaches the structure and process planning design of the product GDY mineral explosion proof
5、 shell developed by Shanxi Yangguang Sanji science and technology Technology Co., Ltd.Combined with the performance and price of the mineral explosion-proof and the requirement of electrical equipment to complete materials selection for explosion-proof shell; by querying the data to select the shell
6、 shape; according to the requirements of the explosion proof shell to design overall size, using the existing formula and querying “mechanical design manual“ to determine the shell plate thickness; by calculating the total force of the body bolts and the allowable tension and layout for specificatio
7、n bolts to determine bolts sizes and numbers; by using the existing formula and querying “mechanical design manual“ and GB3836.2-2010 to determine the thickness of the flange and the flange cover. This thesis carries out the process design of the flange cover and grand Guotao. Through the process an
8、alysis for spareparts, selects the appropriate blank, the processing methods and processing route can be determined, check the manual to determine the machining allowance and other data. Finally, with the calculation and checking the manual to determine the cutting dosage for every processes.Keyword
9、s: explosion-proof electrical appliances shell,Housing size,Processing TechnologyIII目 录 1 绪论 .11.1 课题的提出 .11.2 国内外防爆电器发展现状 .12 矿用隔爆电器设备壳体隔爆要求 .42.1 防爆原理 .42.2 防爆外壳的作用 .52.2.1 耐爆性 .52.2.2 隔爆性 .53 壳体的设计 .73.1 材料的选择 .73.2 外壳形状的选择 .73.3 壳体壁板的设计 .83.4 螺栓的设计 .93.5 法兰的设计 .104 法兰盖的工艺设计 .144.1 零件分析 .144.1.1
10、零件的作用 .144.1.2 零件的工艺分析 .144.2 工艺规程设计 .144.2.1 确定毛坯的制造形式 .144.2.2 基面的选择 .144.2.3 零件表面加工方法的选择 .144.2.4 制定工艺路线 .154.2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .154.2.6 确定切削用量及基本工时 .165 大过套工艺设计 .205.1 零件的分析 .205.1.1 零件的作用 .205.1.2 零件的工艺分析 .20IV5.2 工艺规程设计 .205.2.1 确定毛坯的制造形式 .205.2.2 基面的选择 .205.2.3 零件表面加工方法的选择 .215.2.4 制定工艺
11、路线 .215.2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .215.2.6 确定切削用量及基本工时 .236 结论与展望 .306.1 主要结论 .306.2 工作展望 .30参考文献 .31致谢 .32附表 .33太原工业学院毕业设计11 绪论1.1 课题的提出矿井下存在了瓦斯爆炸和煤尘爆炸的危险，当瓦斯在空气中的浓度达到516之间，遇到火源或温度过高，就可能引起瓦斯的爆炸。煤矿下工作着数目巨大的电气设备，如电动机、开关等，在这些电气设备工作中，可能产生电火花或电弧。这些电火花和电弧都属于强电火源，遇着煤尘或瓦斯就有可能发生严重的煤矿瓦斯或煤矿烟尘爆炸，造成人员伤亡和国家财产的损失。为
12、了克服煤矿瓦斯和煤矿烟尘爆炸的危险，保证煤矿场所的人身、财产安全，就将这些电器的外壳做成有隔爆功能的特制外壳，使其拥有耐爆性和不传爆性，人们称这样的外壳叫隔爆外壳或防爆壳。防爆型产品需要进行防爆试验，检查产品防爆性能是否达到要求，设计的壳体必须保证具有一定强度和刚度。对此，GB3836 做出了明确规定，但设计者常采用类比法或经验设计和计算，常忽略一些问题，导致图纸不合格或在试验时发生产品不合格，常常需增加壳体刚度或强度不足的部分，然后再通过试验检查设计是否达到要求。这样造成的大量人力和物力的浪费，为了确保防爆设备的设计科学、合理及经济，在此对防爆壳主箱体各部分的厚度，螺栓的分布进行了设计与计算
13、，并对防爆壳零件工艺进行了分析与设计。1.2 国内外防爆电器发展现状从发现煤矿开始，煤矿产业一直在经济中占有者重要的地位。然后由于技术的落后，煤矿爆炸事故频发，工人们都是拿血拿命来挖矿，对人力物力造成了巨大的损失，破坏的难以计数的家庭，在社会上造成了恶劣的影响。为了防止煤矿爆炸事故的频频发生，在 20 世纪初，由英国和德国率先开始了对防爆电器设备技术的研究。防爆电气设备的研究首先开始在电器设备的耐压防爆外壳方面，德国首先在 1926 年制定了 BS229 标准，随后在 1933 年德国又制定了VDE0171 标准和 IEC 国际电工委员会为防爆技术设立的 TC31 技术委员会，也被称为“Fla
14、me-proof enclosure”，但是由于发展的落后 TC31 审议检查的对象也只限于太原工业学院毕业设计2电器设备的耐压防爆外壳方面。随后，由于生产力的提高，造成煤矿下危险的场所越来越多，然而同时电气技术也得到了发展提高，英国和德国率先研究出了煤矿电气设备的其他防爆形式，例如：本质安全型，增安型等防爆外壳。其他国家也相继开始研究防爆电器设备的其他形式，大多都有了自己国家的防爆电器设备标准。 为了规范电气设备标准，IEC TC31 委员会召集各成员国进行协商，协调，达成了一致，现在各种防爆技术已编成了 IEC79 系列的国际推荐标准，其中有各个类型的防爆电气设备标准，他们体现了各成员国对
15、防爆电气设备和防爆技术研究成果的体现和应用 1。随着社会和国民经济的发展，各国对资源的要求越来越多，对煤炭的需求度也逐渐加大，在抗日战争时期侵略者无情的奴役着我们的同胞，他们为了煤炭资源，不管不顾矿工的人身安全，导致在挖矿时死伤的人难以计数，矿工们生活在水生火热的坏境中，建国以后国家领导人非常重视煤矿安全，由此在二十世纪 50 年代初我国开始生产防爆电器产品，第一台产品诞生于 1953 年，至今已近走过了 60 多年的发展道路，总结起来可以分为三个阶段：第一阶段：从 50 年代初到 60 年代初，这个时期由于技术的落后，中国防爆电气设备产品主要借鉴国外的防爆产品，处于初级创作阶段，主要有以下一
16、些特点：（1） 产品结构单一比较简单。（2）产品大多是煤矿用隔爆型电气设备。（3）产品品总单一，国内能够生产的厂家较少。第二阶段：从 60 年代初期至 1978 年，随着技术的发展，中国的防爆电气设备进入自主研究阶段，开始步入初步发展阶段，这个时期主要有以下一些特点：（1）中国第一个防爆电气设备制造和检验的国家标准 GB1336-77 的制定和发布，开始建立属于中国自己的防爆电器产品基础标准和产品标准体系。（2）建立了防爆电气产品检测中心和防爆电气设备研究所，开始统一的管理国内的防爆电气产品行业，并且开始了自己的防爆电器技术的研究与各种防爆产品的研制。（3）加大了对各种防爆产品的研究力度，使矿
17、用防爆电气设备的种类和规格越来越多，工厂用的防爆电气设备也取得了较快的发展。（4）开始生产防爆电器产品的厂家增多，渐渐地基本生成了一个生产行业。第三阶段：从中国改革该开放的 1979 到至今的 30 多年。这个期间，由于邓小平改革开放的政策，使中国的煤炭、石油、化学、交通、纺织加工等工业得到了飞速的发展，同时也带动了防爆电气设备方面的工业发展，在这个时期中防爆电器行太原工业学院毕业设计3业从数量开始向高技术、高水平、高质量、更多的种类上发展，这个阶段的主要特点是：（1）1983 年对原 GB1336-77 国家防爆电气制造标准进行了修订，修订后标准 GB3836-83 防爆电气系列标准在标准构
18、架框架和技术内容要求方面在总结国内积累经验的基础上采用了当时欧洲 EN 标准的许多规定；二十世纪末，为了跟国际接轨，采用 IEC 标准对 GB3836-83 系类标准进行了修订，出台了 GB3836-2000 系列国家标准，一直使用到今日。（2）为了规范防爆电气行业在防爆电器产品的安装使用和维护修理方面的行为，中国又先后制定、发布了爆炸危险场所分类、爆炸危险场所电气设备安装、检查和维护以及修理和大修理方面的国家标准，这些标准中一些是采用相应的 IEC 标准，一些是等效或修改采用。基本上形成了我国比较完整防爆电器标准体系。的这些标准对防爆电其设备的安全起到了极其至关重要的作用，很大程度上减少了我国煤矿发生事故的次数。（3）矿用防爆电器产品进一步发展，向真空化、大容量和组合化发展，特别是微电子技术开始在防爆电器产品的设计中使用。工厂防爆电器也取得了进一步发展，为了满足客户及各种环境的需要，开始向多品种发展，并取得了一定的成绩。中国的防爆电器行业从建国到现在经过几十年的发展，已经形成了较完整的体系，生产的产品不管在数量还是技术上都处于世界先进行列中，不仅可以满足中国石油、化工、煤矿等危险爆炸场所的使用，而且大量的进入了国际市场，获得了国际上各国的认可 2。
