安全閥課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、湖南大學(xué)測(cè)繪課程設(shè)計(jì)安全閥湖南大學(xué) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 指導(dǎo)老師 1.前言1.1 課程設(shè)計(jì)的目的工程軟件應(yīng)用實(shí)踐課程設(shè)計(jì)教學(xué)目的，是從產(chǎn)品裝配測(cè)繪、計(jì)算機(jī)繪圖、CAD三維建模、參數(shù)化設(shè)計(jì)等方面進(jìn)一步加深和拓寬學(xué)生在工程制圖、機(jī)械CAD技術(shù)等課程中所學(xué)基本知識(shí)，結(jié)合實(shí)際機(jī)械產(chǎn)品（模型）設(shè)計(jì)的具體問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際認(rèn)識(shí)和解決問(wèn)題的能力，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程和相關(guān)實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。1.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)1.2.1 主要內(nèi)容 選擇安全閥產(chǎn)品模型為對(duì)象，四位同學(xué)為一設(shè)計(jì)小組，對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行裝配測(cè)繪、二維計(jì)算機(jī)繪圖、三維CAD、零件建模與產(chǎn)品裝配、零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)等。 1.2.2 任務(wù)分配小組經(jīng)過(guò)對(duì)零

2、件的功能與結(jié)構(gòu)的分析，結(jié)合個(gè)人特長(zhǎng)，主要分工如下：負(fù)責(zé)安排協(xié)調(diào)工作，繪制閥帽、彈簧托盤(pán)、螺桿草圖，閥體CAD圖，CAD圖校核，閥帽、彈簧托盤(pán)、螺桿三維建模,PPT編寫(xiě)。：零件尺寸測(cè)量，繪制閥蓋草圖，閥蓋CAD圖、CAD裝配圖繪制，閥門(mén)三維建模，協(xié)助制作說(shuō)明書(shū)。：閥體草圖繪制及整體草圖校核，確定裝配圖方案和繪制，零件尺寸協(xié)調(diào)， CAD圖校核，標(biāo)準(zhǔn)件的三維建模和裝配，說(shuō)明書(shū)制作。：零件尺寸測(cè)量，繪制閥門(mén)草圖及其CAD圖，閥體三維建模裝配，三維爆炸圖制作，協(xié)助PPT編寫(xiě)。1.3課程設(shè)計(jì)工作流程第一階段：繪制草圖、二維計(jì)算機(jī)繪圖 1）設(shè)計(jì)準(zhǔn)備（兩天） 2）產(chǎn)品零件手繪（兩天）3）產(chǎn)品零件計(jì)算機(jī)繪圖（兩

3、天）第二階段：三維CAD建模及裝配 1）產(chǎn)品零件的三維CAD建模及裝配（兩天） 2）產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)（兩天）第三階段：按照規(guī)定的格式編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及答辯PPT（一天）第四階段：小組答辯及評(píng)分 （一天）2.裝配體測(cè)繪2.1測(cè)繪裝配體步驟2.1.1 安全閥示意圖安全閥是一種安全保護(hù)用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備或管管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高，超過(guò)規(guī)定值時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟，通過(guò)向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來(lái)防止管道或設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力超過(guò)規(guī)定數(shù)值。圖1.1 安全閥示意圖圖1.1中，介質(zhì)從最下端孔流入，從右端孔流出，當(dāng)管內(nèi)介質(zhì)壓力過(guò)大時(shí)，介質(zhì)將閥門(mén)頂起，從左端孔流出，本安全閥為彈簧微啟式安全閥，彈簧微啟式安全

4、閥是利用壓縮彈簧的力來(lái)平衡作用在閥瓣上的力。螺旋圈形彈簧的壓縮量可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)它上面的調(diào)整螺母來(lái)調(diào)節(jié)，利用這種結(jié)構(gòu)就可以根據(jù)需要校正安全閥的開(kāi)啟(整定)壓力。彈簧微啟式安全閥結(jié)構(gòu)輕便緊湊，靈敏度也比較高，安裝位置不受限制，而且因?yàn)閷?duì)振動(dòng)的敏感性小，所以可用于移動(dòng)式的壓力容器上。這種安全閥的缺點(diǎn)是所加的載荷會(huì)隨著閥的開(kāi)啟而發(fā)生變化，即隨著閥瓣的升高，彈簧的壓縮量增大，作用在閥瓣上的力也跟著增加。這對(duì)安全閥的迅速開(kāi)啟是不利的。另外，閥上的彈簧會(huì)由于長(zhǎng)期受高溫的影響而使彈力減小。用于溫度較高的容器上時(shí)，常常要考慮彈簧的隔熱或散熱問(wèn)題，從而使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜起來(lái)。2.1.2零件測(cè)繪圖 見(jiàn)圖紙2.1.3畫(huà)零件

5、圖根據(jù)裝配圖和零件草圖繪制零件圖，注意每個(gè)零件的表達(dá)方法要合適，尺寸應(yīng)正確、可靠。零件圖技術(shù)要求采用類(lèi)比法，也可按指導(dǎo)教師的規(guī)定標(biāo)注。最后應(yīng)按規(guī)定要求填寫(xiě)標(biāo)題欄的各項(xiàng)內(nèi)容。2.1.4 畫(huà)裝配圖根據(jù)裝配示意圖和零部件草圖繪制裝配圖。裝配圖不僅要求表達(dá)出裝配體的工作原理和裝配關(guān)系以及主要零件的結(jié)構(gòu)形狀，還要合理的定尺寸和基準(zhǔn)位置。在協(xié)調(diào)了零件的尺寸關(guān)系和修改設(shè)計(jì)不合理處的基礎(chǔ)上，我們確定了裝配圖的表達(dá)方案：按照安全閥的工作原理，只有一條主裝配干線，選擇用全剖主視圖和一個(gè)俯視的拆卸圖來(lái)表達(dá)，俯視拆卸圖能更清晰表明閥芯與閥體的配合情況，然后加上兩個(gè)方向的局部視圖來(lái)表達(dá)閥體的外形。裝配圖畫(huà)好后必須注明該

6、機(jī)器或部件的規(guī)格、性能及裝配、檢驗(yàn)等技術(shù)要求。安裝時(shí)的尺寸，還必須用文字說(shuō)明或采用符號(hào)標(biāo)注形式指明機(jī)器或部件在裝配調(diào)試、安裝使用中必需的技術(shù)條件。最后應(yīng)按規(guī)定要求填寫(xiě)零件序號(hào)和明細(xì)欄、標(biāo)題欄的各項(xiàng)內(nèi)容。2.1.5 計(jì)算機(jī)繪圖步驟及要求首先繪制零件CAD圖，再繪制裝配CAD圖，最后繪制所有零件立體建模圖并對(duì)其進(jìn)行裝配。CAD所有圖紙要求表達(dá)清晰準(zhǔn)確，不多尺寸同時(shí)不少尺寸，在零件的重要位置保證好合理的形位公差和表面粗糙度，并做適度的技術(shù)要求和加邊框。2.2繪制二維CAD圖經(jīng)過(guò)老師修改指正后，對(duì)零件草圖和裝配圖進(jìn)行繪制CAD圖，按裝配圖明細(xì)表的序號(hào)，清點(diǎn)零件圖是否齊全，圖號(hào)、材料、名稱(chēng)、件數(shù)是否一致

7、。.核對(duì)零件尺寸，檢查零件圖和裝配圖的配合尺寸是否一致，是否缺少或者多余某些尺寸，軸向方向的累加尺寸是否一致，這樣有利于畫(huà)圖和同時(shí)對(duì)零件圖和裝配圖進(jìn)一步的檢查和修改。經(jīng)最后審核后，最終的裝配、零件CAD圖如圖2.2所示： 圖2.2 裝配圖如圖2.2所示，當(dāng)繪制完零件圖和裝配圖之后，已經(jīng)對(duì)結(jié)構(gòu)和尺寸有了更好的掌握，許多尺寸都很熟悉，這對(duì)CAD裝配圖繪制有很大幫助。在閥帽和閥蓋的配合地方，因?yàn)槭遣鹦蛾P(guān)系，要經(jīng)常拆開(kāi)對(duì)內(nèi)部的螺母位置調(diào)整，因?yàn)殚g隙配合，且精度要求不是很高，最終選擇ø28H9/f9的配合。對(duì)于閥門(mén)和閥體的配合，因?yàn)橐笫强苫瑒?dòng)，并且要求配合精度高些，保證底部的密封性，最終確定

8、ø36H7/g6的配合。除了兩個(gè)配合之外，標(biāo)注總長(zhǎng)、總寬、總高和幾個(gè)重要的形位尺寸，標(biāo)題欄。最后再對(duì)整個(gè)裝配圖做一下審查。圖2.3 閥帽 如圖2.3所示，閥帽是鑄造件，外表面粗糙度要大一些，原定是將外表面粗糙度定為不去除表面物質(zhì)得到的，但標(biāo)注時(shí)與老師詢(xún)問(wèn)時(shí)，老師說(shuō)可以不用標(biāo)注。因其整體其他表面粗糙度要求不高，所以其他Ra值為12.5。對(duì)于與閥蓋配合的內(nèi)孔，為間隙配合，定為基孔制ø28H9，其他可常規(guī)標(biāo)注。圖2.4 螺桿CAD圖如圖2.4所示，這個(gè)螺柱不是標(biāo)準(zhǔn)件，頂端的120度錐面會(huì)與彈簧托盤(pán)的120度錐面相配合以通過(guò)彈簧托盤(pán)壓縮彈簧，平衡閥芯的壓力，使其封閉；尾端為長(zhǎng)方體柱

9、形結(jié)構(gòu)，截面為邊長(zhǎng)為7的正方形，中間部分為M10的螺紋表面，通過(guò)螺母的旋合調(diào)整壓力標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)零件表面精度不是很高，定Ra值為12.5 。圖2.5 彈簧托盤(pán)如圖2.5所示，彈簧托盤(pán)為回轉(zhuǎn)零件，起到使彈簧受力均勻的作用，是安全閥內(nèi)的重要零件，120度的凹槽與螺柱的下端相結(jié)合，因?yàn)橹饕鸬焦潭ㄊ芰Φ淖饔?，表面粗糙度要求不是很高，Ra值定為12.5。圖2.6 閥芯CAD圖如圖2.6所示，閥芯是安全閥內(nèi)非常重要的零件，接觸到模型查找資料以后發(fā)現(xiàn)模型做的不夠標(biāo)準(zhǔn)，閥芯兩側(cè)的出介質(zhì)孔位置偏高，這樣會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)流不干凈有殘留，影響安全閥的壓力標(biāo)準(zhǔn)和性能，最后我們結(jié)合加工方面，將出油孔定在距底面0.5mm處。閥芯

10、的性能關(guān)系到整個(gè)閥體的性能，整個(gè)零件的加工精度和形位公差要求較高，底側(cè)的表面相對(duì)A面垂直度公差為0.05mm,外表面的圓柱度公差為0.03mm；90度錐面與閥體對(duì)研，裝配后在一定介質(zhì)壓力下要求無(wú)滲漏，所以粗糙度要求最高， Ra值為3.2；中間的螺紋孔的作用是用于借助外螺紋工件實(shí)現(xiàn)與閥體的對(duì)研以及方便閥芯的裝卸。圖2.7 閥蓋CAD圖如圖2.7所示，閥蓋是與閥體和閥帽相連接的零件，是鑄造的零件，上部與閥帽連接，所以上部外圈有對(duì)底面的0.03mm的垂直度，粗糙度Ra值為12.5，下部分與閥體連接，故內(nèi)表面精度要求高一些，粗糙度Ra值為6.3，其他表面為不去除表面物質(zhì)得到的。主視圖采用旋轉(zhuǎn)剖來(lái)表達(dá)均

11、布的四個(gè)孔和琺瑯外形。圖2.8 閥體CAD圖 如圖2.8所示，閥體是安全閥最大的零件，也是非常重要的零件，內(nèi)形較復(fù)雜，是尺寸標(biāo)注最多的零件；左側(cè)和底側(cè)用C,D兩個(gè)方向的局部視圖來(lái)表達(dá)清楚，俯視圖采用局部剖以表達(dá)主體圓柱的直徑；在主視圖出油孔位置，為了更清晰表達(dá)介質(zhì)對(duì)閥芯施加壓力處的內(nèi)形，采用了E-E的剖視,左右兩側(cè)肋板厚度為7mm。在閥門(mén)與閥體研合處為更清楚表達(dá)，采用了3：1的局部放大視圖，錐面配合處粗糙度要求高，Ra值為3.2；左右兩側(cè)孔對(duì)底面B的平行度公差設(shè)為0.05mm；上側(cè)孔相對(duì)頂面A的垂直度公差為ø0.05mm，孔會(huì)與閥芯外壁配合，Ra值設(shè)為6.3；上表面因要與閥蓋下表面配

12、合且應(yīng)有一定的密封性，所以Ra值為6.3。2.3 測(cè)繪小結(jié)測(cè)繪過(guò)程，學(xué)習(xí)了幾個(gè)過(guò)程：（1）了解測(cè)繪的概念（2）了解明白安全閥的裝配關(guān)系（3）初步學(xué)會(huì)了測(cè)繪方法，進(jìn)一步了零件的用處資料結(jié)構(gòu)構(gòu)造等（4）學(xué)習(xí)繪制彩圖的方法（5）對(duì)制圖學(xué)有了更深刻的認(rèn)識(shí)（6）對(duì)CAD軟件的功能用法及使用技巧有了進(jìn)一步提升3. 三維建模及參數(shù)化設(shè)計(jì) 3.1 零件圖三維建模3.1.1 閥體的三維實(shí)體建模：根據(jù)閥體的實(shí)體結(jié)構(gòu)及CAD二維圖、草圖，閥體主要尺寸基準(zhǔn)是下底面以及兩側(cè)板的中心對(duì)稱(chēng)平面，而且最為復(fù)雜的是閥體中間的一系列孔，為了便于建模，把模型的對(duì)稱(chēng)平面與坐標(biāo)Y-Z平面重合，下底面與X-Y平面重合，其三維模型圖如圖3

13、.1所示。圖3.1 閥體三維建模圖建模步驟：1、繪制閥體的下底板結(jié)構(gòu)。首先繪制下底板草圖，然后標(biāo)出下底板4個(gè)螺紋孔的中心點(diǎn)，再通過(guò)拉伸操作，之后在四個(gè)中心點(diǎn)位置處打孔，添加螺紋建立底板三維模型。2、根據(jù)測(cè)繪過(guò)程得出的尺寸，在下底板上添加一個(gè)圓柱。3、繪制閥體左右兩圓板及兩連接圓柱，對(duì)以上部件求和，然后通過(guò)草圖，找到左右兩圓板上四個(gè)孔的圓心，通過(guò)打孔，求差，得到閥體左右兩圓板及兩孔。4、根據(jù)尺寸要求，在Z軸一定的高度上添加一定大小的圓柱，求差，之后打孔，得到閥體中心的一系列孔及其相交的面。5、通過(guò)草圖標(biāo)出上平面四個(gè)螺紋孔的中心并繪制出上平板的外形，然后拉伸，在四個(gè)中心點(diǎn)上打孔，添加螺紋。5、通過(guò)

14、草圖，拉伸，得到閥體上孔壁上的凸出部分。6、對(duì)以上部件求和，給模型到圓角，得到閥體。3.1.2 閥芯的三維實(shí)體建模：圖3.2 閥芯三維建模圖為了便于建模，把閥芯的對(duì)稱(chēng)平面建立在Y-Z平面上，并且把閥芯的主要設(shè)計(jì)基準(zhǔn)平面與三維坐標(biāo)的X-Y平面重合；其三維模型圖如圖3.2所示。建模步驟：1、 根據(jù)尺寸，在Z軸上一定高度上繪制兩圓柱，然后求和。2、 在下圓柱中心處打孔，添加螺紋。3、 標(biāo)出側(cè)面上通孔的圓心，打孔，之后倒角，得到閥芯。3.1. 3螺柱的三維實(shí)體建模：為了便于建模，把螺柱的對(duì)稱(chēng)平面建立在Y-Z平面上，并且把螺柱的主要設(shè)計(jì)基準(zhǔn)平面與三維坐標(biāo)的X-Y平面重合；其三維模型圖如圖3.3所示。建模

15、步驟：1、 根據(jù)尺寸，在Z軸一定高度上繪制兩圓柱，求和。2、 倒角，添加螺紋，在添加一個(gè)長(zhǎng)方體，得到螺柱。3.1.4 彈簧的三維實(shí)體建模：以Z軸為彈簧的中心軸，其三維模型如圖3.4所示。建模步驟：1、 添加螺旋線，通過(guò)草圖，在線的起點(diǎn)處繪制一個(gè)圓。2、 根據(jù)尺寸要求，掃掠，得到彈簧。圖3.4彈簧三維建模圖3.1.5 閥蓋的三維實(shí)體建模：圖3.5 閥蓋三維建模圖為了便于建模，把閥蓋的對(duì)稱(chēng)平面建立在Y-Z平面上，并且把閥蓋的主要設(shè)計(jì)基準(zhǔn)平面與三維坐標(biāo)的X-Y平面重合；其三維模型圖如圖3.5所示。建模步驟：1、 通過(guò)草圖，標(biāo)出閥蓋下平板四個(gè)孔的圓心及下平板的外形，拉伸，并在四個(gè)圓心點(diǎn)處打孔。2、 根

16、據(jù)尺寸，在Z軸一定高度上繪制一系列圓柱，求和，之后在繪制一定要求的圓柱，求差。3、 在上表面打孔，添加螺紋，得到閥蓋。3.1. 6其他簡(jiǎn)單零件及標(biāo)準(zhǔn)件的三維實(shí)體建模：彈簧托盤(pán)、閥帽、螺母、固定螺釘、雙頭螺柱的三維實(shí)體建模，這些零件的繪制都是以Z軸為其中心軸，以X-Y為基準(zhǔn)平面，通過(guò)一系列圓柱求和，求差，草圖，打孔，螺紋等操作可得到如圖3.6所示：圖3.6其他簡(jiǎn)單零件及標(biāo)準(zhǔn)件三維建模圖3.2 三維裝配圖建模圖3.7三維裝配圖建模圖 安全閥有一中心軸，內(nèi)部零件能軸向運(yùn)動(dòng)，緊定螺釘和螺柱能繞自身旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，根據(jù)上述的要求通過(guò)裝配約束、移動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)零件自由度限制。裝配過(guò)程如下：1. 以底座作為裝配的基礎(chǔ)

17、；2. 裝配閥芯部件，通過(guò)裝配約束-同心，約束閥芯底面與底座內(nèi)部圓接觸面同心，但此時(shí)為完全接觸，通過(guò)移動(dòng)，可以完成此要求；3. 裝配彈簧，通過(guò)裝配-點(diǎn)到點(diǎn)，選擇閥芯內(nèi)底面圓心點(diǎn)；4. 裝配彈簧托盤(pán)，通過(guò)裝配-點(diǎn)到點(diǎn)，選擇閥芯上表面圓心點(diǎn)，然后動(dòng)態(tài)移動(dòng)；5. 裝配閥蓋，通過(guò)裝配約束-同心，約束閥蓋底面內(nèi)部圓與底座上表面內(nèi)部圓同心；6.裝配大螺柱，先隱藏閥蓋，通過(guò)裝配約束同心，約束螺柱底面圓與彈簧托盤(pán)上表面內(nèi)部圓同心；7.裝配大螺母，顯示閥蓋，通過(guò)裝配移動(dòng)點(diǎn)到點(diǎn)，選擇閥蓋上表面圓心點(diǎn)；圖3.8 安全閥爆炸圖8.裝配閥帽，通過(guò)裝配約束-同心，約束閥帽底面圓與閥蓋上表面圓同心；9.裝配緊定螺釘，通過(guò)裝

18、配移動(dòng)點(diǎn)到點(diǎn)，選擇閥帽上螺紋孔的中心點(diǎn)，然后動(dòng)態(tài)調(diào)整；10.裝配小螺柱、墊片、小螺母，通過(guò)裝配移動(dòng)點(diǎn)到點(diǎn)，選擇閥蓋四周孔一孔的圓心點(diǎn)，之后動(dòng)態(tài)調(diào)整，然后重復(fù)操作，完成后其三維圖如圖3.7所示；圖3.8 安全閥三維爆炸圖11.安全閥的爆炸圖如圖3.8所示。3.3三維建模及設(shè)計(jì)小結(jié)三維建模UG軟件對(duì)于我們組員來(lái)說(shuō)，還是個(gè)較為陌生的軟件，接觸時(shí)確實(shí)比較生疏，有些命令還是跟CAD是相反的，用起來(lái)不是很順手，所以在剩下的三天里完成三維建模確實(shí)是一個(gè)比較艱巨的任務(wù)。所以我們就進(jìn)行分工，然后借書(shū)邊學(xué)習(xí)邊畫(huà)圖，其實(shí)簡(jiǎn)單的回轉(zhuǎn)體零件還是比較容易建模的，第一天便完成了簡(jiǎn)單零件的建模。最后是閥體比較難建模，因?yàn)槭怯畜w相貫，還要在表面打孔，有些地方只看書(shū)是不行的，在這種情況下，我們就尋求班級(jí)里擅長(zhǎng)UG的同學(xué)，大家一起討論，經(jīng)過(guò)兩天時(shí)間終于完成了這個(gè)艱巨的任務(wù)。進(jìn)行零件三維建模中能檢測(cè)前面進(jìn)行零件測(cè)繪時(shí)是否準(zhǔn)確、零件尺寸是否正確合理，所有零件三維模型都建立完成之后便進(jìn)行裝配工作了。4.心得體會(huì)為期兩周的測(cè)繪與軟件應(yīng)用課程設(shè)計(jì)，讓即將進(jìn)入大三學(xué)習(xí)的我們收獲頗多。從第一天上課老師講解具體要求后，就緊張的開(kāi)始工作。我們小組測(cè)繪的模型是安全閥，通過(guò)模型分析，實(shí)物測(cè)量、草圖繪制、CAD畫(huà)圖、裝配總圖，三維建模等過(guò)程，讓我們回顧以前學(xué)過(guò)的課程知識(shí)，如機(jī)械制圖，機(jī)械原理，互換性原理等，同時(shí)也溫固了CAD技術(shù)和學(xué)習(xí)