球閥的繪制與三維建模

1、1畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 （論（論 文）文）課題名稱課題名稱：球閥的繪制與三維建模指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 馬玉清 系系 別：別： 電子信息系 專專 業(yè)：業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 班班 級：級： 11 機(jī)電 4 班 姓姓 名：名： 曹鋒 二二一三年十月十五日一三年十月十五日2摘要摘要近年來，高等職業(yè)教育迅速發(fā)展。為我國的職業(yè)教育事業(yè)帶來了蓬勃生機(jī)，數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用作為一門新興行業(yè)，在國內(nèi)外機(jī)械加工中，具有舉足輕重的地位。數(shù)控機(jī)床作為一種高智能產(chǎn)品，它以結(jié)構(gòu)靈活多變，加工精度高，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，特別適應(yīng)多品種，小批量，產(chǎn)品更新周期快的特點，深受廣大生產(chǎn)企業(yè)的青睞。作為一名畢業(yè)生，經(jīng)過三年的職業(yè)教育，

2、按照老師的要求，綜合運用所學(xué)知識，通過查找資料，能否保質(zhì)保量地完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，是檢驗畢業(yè)生合格與否標(biāo)準(zhǔn)。本人經(jīng)過周密思考，認(rèn)真總結(jié)，仔細(xì)篩選，決定設(shè)計球閥，它綜合運用了所學(xué)專業(yè)知識，充分運用了數(shù)控機(jī)床加工的各項功能，具有典型代表性。 本次畢業(yè)設(shè)計的主要工作是通過用不同的 測量儀器對球閥教具各個零部件進(jìn)行測量，繪制草圖，通過查閱相關(guān)資料對其中的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行標(biāo)注。用CAD 畫出球閥各個零部件的零件圖和裝配圖，用PRO/E 畫出各個零部件的實體圖，最終裝配成一個完整的球閥模型。在測繪過程中需要熟練運用各種量具，熟練查閱技術(shù)資料，國家標(biāo)準(zhǔn)，熟練運用 CAD 軟件和 PRO/E 軟件。關(guān)鍵字關(guān)鍵字：球閥

3、；測繪；CAD；PRO/E3畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書課題名稱 球閥的繪制與三維建模 課題性質(zhì) 工程應(yīng)用 專業(yè) 班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 馬玉清 教研室主任 李如平 系部主任 王勇 發(fā)放日期 2013-6-28 一、一、課題條件：課題條件：球閥它具有旋轉(zhuǎn) 90 度的動作，閥芯為球體，有圓形通孔或通道通過其軸線。球閥在管路中主要用來做切斷、分配和改變介質(zhì)的流動方向，它只需要用旋轉(zhuǎn) 90 度的操作和很小的轉(zhuǎn)動力矩就能關(guān)閉嚴(yán)密。球閥最適宜做開關(guān)、切斷閥使用，但近來的發(fā)展已將球閥設(shè)計成使它具有節(jié)流和控制量之用，如 V 型球閥。畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容要求：畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容要求：1、熟練查閱

4、技術(shù)資料，國家標(biāo)準(zhǔn)，熟練運用CAD 軟件和 PRO/E 軟件2、用 AUTOCAD 畫出球閥各個零部件的零件圖和裝配圖3、用 CAD 或者是 PRO/E 畫出各個零部件的實體圖4、最終裝配成一個完整的球閥模型5、書寫畢業(yè)論文4二、二、計劃進(jìn)度：計劃進(jìn)度：1. 資料的收集 6 月 28 日至 8 月 1 日 2. 用 AUTOCAD 畫出球閥各個零部件的零件圖和裝配圖 8 月 1 日至 9 月 1日 3. 用 CAD 或者是 PRO/E 畫出各個零部件的實體圖 并最終裝配成一個完整的球閥模型 9 月 1 日至 10 月 10 日4. 畢業(yè)設(shè)計論文的書寫、修改、完善 10 月 11 日至 11 月

5、 10 日5. 準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計答辯 11 月 10 日至 11 月 20 日三、三、主要參考文獻(xiàn)：主要參考文獻(xiàn)：1 王先逵機(jī)械制造工藝學(xué)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20112 詹友剛Pro/ENGINEER 野火 40 機(jī)械設(shè)計教程北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20093 黃云清，張遠(yuǎn)平等公差配合與測量技術(shù)北京：機(jī)械工業(yè)出版社,20074 李澄，吳天生等機(jī)械制圖北京高等教育出版社，20085 徐炳亭，吳子?xùn)|等計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)天津：天津人民出版社20056 楊黎明，楊志勤等機(jī)械設(shè)計簡明手冊北京：國防工業(yè)出版社，20087 史彥敏AutoCAD2006 實訓(xùn)教程北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 馬玉清

6、馬玉清 （系）教研室主任（系）教研室主任 王勇王勇 2013 年 6 月 28 日 2013 年 6 月 28 日 5目錄目錄第一章 緒論1.1 課題研究的背景 61. 2 本設(shè)計的意義、內(nèi)容、目的與任務(wù) 9第二章 球閥的簡單分析2.1 球閥的功用和用途 112.2 球閥的工作原理 122.3 球閥的主要特點 12第三章 球閥的拆卸3.1 測繪前的準(zhǔn)備及測繪步驟 1332 球閥的拆卸要求 1533 球閥拆卸時注意事項 15第四章第四章 零部件的測繪零部件的測繪41 扳手的測繪 1642 螺栓的測繪 1743 墊圈的測繪 19644 閥蓋的測繪 2145 閥芯的測繪 2346 閥桿的測繪 244

7、7 壓緊套的測繪 2548 閥體的測繪 2649 密封圈的測繪 27410 填料的測繪 28第五章球閥的裝配第五章球閥的裝配51 零件圖的裝配 295.2 實物圖的裝配 31主要參考文獻(xiàn)：主要參考文獻(xiàn)： 32致致 謝謝 337第一章 緒論1.11.1 課題研究的背課題研究的背景景1.1.1 國內(nèi)外控制閥的發(fā)展現(xiàn)狀從 19 世紀(jì)控制閥應(yīng)用在蒸汽機(jī)開始直到今天，控制閥已經(jīng)發(fā)展成為全球年產(chǎn)值約為 200 億美元的產(chǎn)業(yè)，而且隨著全球性工業(yè)化的發(fā)展，保持著穩(wěn)定的增長。目前，全球的控制閥市場如同大部分工業(yè)品一樣被三個經(jīng)濟(jì)體瓜分，分別是美國為代表的北美經(jīng)濟(jì)體，以德國、英國、法國為代表的歐盟地區(qū)，和以日本為代

8、表的亞太地區(qū)。美國作為世界上的頭號經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國，美國的閥門工業(yè)從二戰(zhàn)后初期的全球一半產(chǎn)值下降到現(xiàn)在的 30%左右，仍然是全球的最大的閥門供應(yīng)商。據(jù)美國閥門協(xié)會統(tǒng)計，美國閥門協(xié)會有超過 110 家企業(yè)，年產(chǎn)值超過 40 億美元。隨著美國公司國際化程度的不斷加強(qiáng)，閥門企業(yè)開始通過收購本土以及世界其它國家的企業(yè)來擴(kuò)大自己的市場份額，增強(qiáng)競爭力。由于企業(yè)之間的收購不斷加劇，如今美國的閥門企業(yè)多數(shù)屬于某個超大型跨國公司的一部分。著名的 TYCO 流體控制公司是年度銷售額 340 億美元的 TYCO 國際的子公司；MASONEILAN 公司是 DRESSER 工業(yè)公司的一部分，其年銷售額超過 3 億美元；19

9、84 年就在中國開展業(yè)務(wù)的 FISHER 控制閥由于進(jìn)入中國較早，其產(chǎn)品已經(jīng)成為中國教科書的樣板，其母公司 EMMERSON 集團(tuán)的銷售額已超過 140 億美元。德國作為歐盟經(jīng)濟(jì)體的火車頭，德國的經(jīng)濟(jì)在二戰(zhàn)后得到了迅速的恢復(fù)，德國產(chǎn)品憑借其優(yōu)良的質(zhì)量迅速占領(lǐng)了歐洲市場，并隨著中國的對外開放來到了中國。目前德國的閥門生產(chǎn)企業(yè)有 170 多家，產(chǎn)值超過 22 億歐元，其中出口率為 50%左右。德國的閥門企業(yè)一直保持著中小型私營企業(yè)的特點，目前剛剛開始類似美國的企業(yè)并購，但還沒有形成類似美國的大的跨國公司。德國的控制閥企業(yè)多數(shù)屬于專業(yè)性很強(qiáng)的公司，在某一類產(chǎn)品的研究、設(shè)計制造方面都有自己的獨到之處。

10、SAMSON 公司作為德國控制閥行業(yè)的領(lǐng)軍者，銷售額超過 4 億歐元，從 1909 年發(fā)明的波紋管開始，一直在控制閥領(lǐng)域保持技術(shù)和質(zhì)量的領(lǐng)先。AUMA 公司是世界上最大的專業(yè)生產(chǎn)控制閥用的電動執(zhí)行器的企業(yè)之一，銷售額在 1.5 億歐元左右，其在電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的技術(shù)領(lǐng)先使其保持著巨大的競爭優(yōu)勢。日本作為世界第二的經(jīng)濟(jì)體，日本的閥門企業(yè)共有 706 家，但其中 15 家的產(chǎn)值占到了整個市場的 70%。日本閥門市場的總產(chǎn)值約為 6 億美元，控制閥是其出口的主要產(chǎn)8品。作為中國的近鄰，日本的控制閥企業(yè)早在 60 年代就來到中國，至今為止，日本的控制閥企業(yè)是目前國內(nèi)合資企業(yè)的最大的合作外方。YAMATA

11、KE、KOSO 等幾家日本最著名的控制閥生產(chǎn)商目前和國內(nèi)的多家公司進(jìn)行了合資，其產(chǎn)品由于價格適中，質(zhì)量較好，迅速占領(lǐng)了國內(nèi)的中低端市場。同樣，在日本本國生產(chǎn)的控制閥在制造質(zhì)量和技術(shù)上領(lǐng)先于合資企業(yè)，保持著在高端市場的競爭力。目前我國閥門生產(chǎn)企業(yè)約有 5000 多家，但大多起點低，規(guī)模小，科研開發(fā)能力弱，只能參照國外的一些產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和樣機(jī)，做一些消化吸收的工作。造成這種局面的原因主要有以下兩個方面：首先，從科研人員組成及經(jīng)費投入情況來看，目前國內(nèi)閥門行業(yè)科研人數(shù)不到職工人數(shù)的 10%，科研經(jīng)費的投入小于年產(chǎn)值的 3%；在國外，科研經(jīng)費的投入達(dá)到年產(chǎn)值 4%的企業(yè)，只能勉強(qiáng)維持生產(chǎn)。其次，在勞動生產(chǎn)

12、率方面，美國每人每年 13.8 萬美元，日本每人每年 9.5 萬美元，而我國平均每人每年只有 3 萬元人民幣。落差如此之大，國內(nèi)閥門制造企業(yè)也就無法在市場上產(chǎn)生震憾力，與同行業(yè)國際知名企業(yè)的競爭就更加困難。要盡快改變這種現(xiàn)狀，不僅要進(jìn)行資產(chǎn)重組，更重要的是提高閥門的設(shè)計水平及產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)前，控制閥生產(chǎn)行業(yè)正處于一個非常有利的發(fā)展時期。這主要得益于國家經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，固定資產(chǎn)投資逐步擴(kuò)大。尤其是西氣東輸、西電東送、南水北調(diào)等工程的開工建設(shè)，需要大量的控制閥產(chǎn)品與之配套；再加上入世后，國際貿(mào)易門檻降低以及發(fā)達(dá)國家調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使我國控制閥產(chǎn)品的加工制造面臨更大的發(fā)展空間。 1.1.21.1.2

13、國內(nèi)外的研究動態(tài)國內(nèi)外的研究動態(tài)以球體作為關(guān)閉件的閥門，成為球閥。球閥是上世紀(jì) 50 年代問世的一種新型閥門，但它是近幾年來發(fā)展最快的閥門品種之一。特別是在美、德、日、法、意、西、英等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，球閥的使用非常廣泛，使用品種和數(shù)量仍在繼續(xù)擴(kuò)大，并向高溫、高壓、大口經(jīng)、高密封性、長壽命、優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能以及一閥多功能方向發(fā)展，其可靠性及其他性能指標(biāo)均達(dá)到較高水平，并已部分取代閘閥、截止閥、節(jié)流閥。它在航天、石油化工、長輸管線、輕工食品、建筑等許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用。閥體是球閥的主要承載結(jié)構(gòu)，具有幾何形狀復(fù)雜、作用載荷復(fù)雜、支撐結(jié)構(gòu)和約束復(fù)雜的特點。閥體結(jié)構(gòu)的設(shè)計是否合理，將直接影響球閥的使用

14、性能。因此，在對球閥進(jìn)行動態(tài)分析時，其主要的分析部件就是閥體。球閥閥體的結(jié)構(gòu)分析和計算主要有兩9種方法:經(jīng)典力學(xué)方法和有限元計算方法。經(jīng)典力學(xué)方法需要對受力系統(tǒng)作大量簡化和假設(shè)，且計算繁雜、精以球體作為關(guān)閉件的閥門，成為球閥。球閥是上世紀(jì) 50 年代問世的一種新型閥門，但它是近幾年來發(fā)展最快的閥門品種之一。特別是在美、德、日、法、意、西、英等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，球閥的使用非常廣泛，使用品種和數(shù)量仍在繼續(xù)擴(kuò)大，并向高溫、高壓、大口經(jīng)、高密封性、長壽命、優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能以及一閥多功能方向發(fā)展，其可靠性及其他性能指標(biāo)均達(dá)到較高水平，并已部分取代閘閥、截止閥、節(jié)流閥。它在航天、石油化工、長輸管線、輕工食品、建

15、筑等許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用。閥體是球閥的主要承載結(jié)構(gòu)，具有幾何形狀復(fù)雜、作用載荷復(fù)雜、支撐結(jié)構(gòu)和約束復(fù)雜的特點。閥體結(jié)構(gòu)的設(shè)計是否合理，將直接影響球閥的使用性能。因此，在對球閥進(jìn)行動態(tài)分析時，其主要的分析部件就是閥體。球閥閥體的結(jié)構(gòu)分析和計算主要有兩種方法:經(jīng)典力學(xué)方法度差，影響球閥結(jié)構(gòu)的合理化和可靠性。有限元法是在近幾年代發(fā)展起來的強(qiáng)有力的數(shù)值分析方法，它通過計算機(jī)實體建模對閥體結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)或動態(tài)特性分析，找出其結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵部分，從而進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。它使復(fù)雜的工程分析問題迎刃而解，而且由于分析軟件和計算機(jī)硬件處理技術(shù)的高速發(fā)展，計算效率高，實際應(yīng)用越來越廣泛。目前，國內(nèi)外在結(jié)構(gòu)動態(tài)領(lǐng)域的

16、研究十分活躍，特別是美國、西歐等一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，十分重視關(guān)于結(jié)構(gòu)動態(tài)涉及問題的研究，并將其列為結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域的重點發(fā)展方向之一。而我國在這一領(lǐng)域的研究還比較落后。結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的內(nèi)容十分豐富，涉及現(xiàn)代動態(tài)分析方法、計算機(jī)技術(shù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)力學(xué)理論、設(shè)計方法學(xué)等眾多學(xué)科范圍，目前還沒有形成一套完整的結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計理論方法和體系。結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的主要內(nèi)容包括兩個方面：一是建立一個切合實際的結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型；二是選擇有效的結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計方法。其過程是：對滿足工作性能要求的產(chǎn)品初步設(shè)計圖樣或需要改進(jìn)的產(chǎn)品實物進(jìn)行力學(xué)建模，并作動態(tài)特性分析，然后根據(jù)實際情況，給出其動態(tài)特性的要求或預(yù)定的動態(tài)射擊目標(biāo)再按結(jié)構(gòu)動力學(xué)的“

17、正” 、 “逆”問題求解其結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)或進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改。我國控制閥行業(yè)要發(fā)展就一定要實施技術(shù)創(chuàng)新，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，要大力研制開發(fā)一些技術(shù)含量高、勞動附加值高、具有國際領(lǐng)先水平的控制閥產(chǎn)品，以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)對控制閥的需求。有限元分析方法在國內(nèi)已開始普遍應(yīng)用于球閥閥體的結(jié)構(gòu)分析，研究方向也由單純靜力分析向參數(shù)化建模、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和動態(tài)特性等擴(kuò)展，而且將有限元10分析計算與試驗研究相結(jié)合，呈現(xiàn)多樣化的局面。如江蘇工業(yè)學(xué)院的張鎖龍采用有限元法對球閥閥體進(jìn)行動態(tài)和靜態(tài)的分析，肖俊建利用有限元法建立球閥的動態(tài)模型并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)分析，趙磊生、劉克銘、張力鈞、劉琳琳等都利用有限元法對不同類型的控制閥進(jìn)行了仿真設(shè)計及動

18、態(tài)或靜態(tài)的分析。可以看出，目前，國內(nèi)己經(jīng)把有限元法作為控制閥的靜態(tài)分析和動態(tài)分析的重要手段，球閥各部分結(jié)構(gòu)的有限元分析模型更趨復(fù)雜、完善，計算結(jié)果精度愈來愈好，成為球閥結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計的主流工具。 1. 2 本設(shè)計的意義、內(nèi)容、目的與任務(wù)本設(shè)計的意義、內(nèi)容、目的與任務(wù)為提高教學(xué)質(zhì)量，在機(jī)械專業(yè)教學(xué)上各學(xué)校加大教學(xué)設(shè)備上的投資經(jīng)費。購買更多的實體教具等教學(xué)模型以供教學(xué)應(yīng)用。隨著教學(xué)手段的不斷改進(jìn)，多媒體課件越來越多地應(yīng)用于教學(xué)。電子教具也應(yīng)運而生，利用軟件制作的三維電子教具既不需要花費任何費用成本又能達(dá)到觀看立體形狀的感性認(rèn)識，同時還可以省去存放實體教具的空間，教師上課便于攜帶。本次設(shè)計就是基于學(xué)

19、校以前購買的球閥實體教具利用軟件制作三維電子教具，制作出的電子教具日后可應(yīng)用于學(xué)校的機(jī)械專業(yè)的教學(xué)，起到實體教具的效果，為學(xué)校節(jié)約開支又能提高教學(xué)水平。另外通過這樣的實踐環(huán)節(jié)，能夠更多地了解測繪儀器的使用方法，零部件的測繪方法，綜合運用所學(xué)過的相關(guān)知識，提高解決實際問題的能力，同時更能夠培養(yǎng)不斷學(xué)習(xí)，不斷探索，不斷更新儲備知識庫的能力。本設(shè)計的主要內(nèi)容就是在簡要介紹球閥基本知識的基礎(chǔ)上，運用已掌握的機(jī)械設(shè)計、公差測量、機(jī)械制圖、PRO/E、CAD 等知識對其進(jìn)行測繪建模。應(yīng)用各種相應(yīng)的測量儀器對其各個零部件的尺寸進(jìn)行測量，選用適當(dāng)?shù)臋C(jī)件表達(dá)方法確定視圖的表達(dá)形式，并運用所學(xué) CAD、PRO/E

20、 知識繪制零件圖裝配圖；參閱相關(guān)技術(shù)資料，確定適當(dāng)?shù)某叽绻詈捅砻娼Y(jié)構(gòu)等技術(shù)要求；按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注尺寸，使標(biāo)注出的尺寸正確、齊全、清晰、合理。爭取繪制出較為完美的球閥二維零件圖和裝配圖、三維實體零件圖、裝配圖、爆炸圖來。本設(shè)計的目的是讓自己：1了解球閥的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。2掌握球閥零部件測繪的方法和過程。3掌握繪制球閥零件草圖的基本技能。114掌握零件的表達(dá)方法及尺寸標(biāo)注。5掌握裝配圖的表達(dá)方法和提升繪制裝配圖的能力。本設(shè)計的主要任務(wù)是：1運用測量工具對球閥各零部件進(jìn)行測量，提高自己運用各種量具進(jìn)行測量的能力。2用 CAD 軟件繪制出各零部件的標(biāo)準(zhǔn)視圖和裝配圖并正確標(biāo)注，要求熟練運用CA

21、D 技術(shù)。3用 PRO/E 軟件繪制出各零部件的實物圖和裝配圖，掌握并運用好 PRO/E。希望通過這次畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)：1嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、勇于創(chuàng)新、敢于探索、實事求是、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。2掌握球閥的設(shè)計原理、工作原理，進(jìn)而具有綜合運用所學(xué)的知識，研究、改進(jìn)及開發(fā)球閥的能力。3具有運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。4掌握典型球閥的實驗方法，并獲得實驗技能的基本訓(xùn)練；5了解國家當(dāng)前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并對球閥設(shè)計的新發(fā)展有所了解。 在本設(shè)計過程中，要綜合運用先修課程中所學(xué)的有關(guān)知識與技能，結(jié)合自己在學(xué)校所掌握的知識逐步提高自己的理論水平、構(gòu)思能力、洞察力和判斷力，特別是不斷的汲取、融匯

22、與分析問題及解決問題的能力，為自己將來從事相關(guān)行業(yè)打下寬廣而堅實的基礎(chǔ)。改革開放三十余載，我們的祖國發(fā)生了巨大的變化，正在朝著更高、更快、更強(qiáng)的方向邁進(jìn)。與此同時，我國正在大力推進(jìn)科教興國和科技創(chuàng)新的重要舉措。值此歷史佳遇，必將努力學(xué)好機(jī)械專業(yè)的基本理論、基本知識和基本技能，并在此基礎(chǔ)上，刻苦鉆研，努力奮斗，不斷推陳出新，為國家的科技繁榮做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)！第二章 球閥的簡單分析2.12.1 球閥的功用和用途球閥的功用和用途由于球閥通常用橡膠、尼龍和聚四氟乙烯作為閥座密封圈材料，因此它的使用溫度受到閥座密封圈材料的限制。球閥的截止作用是靠金屬球體在介質(zhì)的作用下，于塑料閥座之間相互壓緊來完成的（浮動

23、球球閥） 。閥座密封圈在一定的接觸壓力作用下，12局部地區(qū)發(fā)生彈塑變形。這一變形可以補償球體的制造精度和表面粗糙度，保證球閥的密封性能。 又由于球閥的閥座密封圈通常采用塑料制成，故在選擇球閥的結(jié)構(gòu)和性能上，要考慮球閥的耐火和防火，特別是在石油、化工、冶金等部門，在易燃、易爆介質(zhì)的設(shè)備和管路系統(tǒng)中使用球閥，更應(yīng)注意耐火和防火。 通常，在雙位調(diào)節(jié)、密封性能嚴(yán)格、泥漿、磨損、縮口通道、啟閉動作迅速（1/4轉(zhuǎn)啟閉） 、高壓截止（壓差大） 、低噪聲、有氣穴和氣化現(xiàn)象、向大氣少量滲漏，操作力矩小、流體阻力小的管路系統(tǒng)中，推薦使用球閥。 球閥也適用于輕型結(jié)構(gòu)、低壓截止（壓差?。?、腐蝕性介質(zhì)的管路系統(tǒng)中。在

24、低溫（深冷）裝置和管路系統(tǒng)中也可選用球閥。在冶金行業(yè)的氧氣管路系統(tǒng)中，需使用經(jīng)過嚴(yán)格脫脂處理的球閥。在輸油管線和輸氣管線中的主管線需埋設(shè)在地下時，需使用全通徑焊接式球閥。在要求具有調(diào)節(jié)性能時，需選用帶 V 形開口的專用結(jié)構(gòu)的球閥。在石油、石油化工、化工、電力、城市建設(shè)中，工作溫度在 200 度以上的管路系統(tǒng)可選用金屬對金屬密封的球閥。2.22.2 球閥的工作原理球閥的工作原理球閥的工作原理是靠旋轉(zhuǎn)球體來使閥門暢通或閉塞。球閥開關(guān)輕便，體積小，可以做成很大口徑，密封可靠，結(jié)構(gòu) 簡單，維修方便，密封面與球面常在閉合狀態(tài)，不易被介質(zhì)沖蝕，在各行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。球閥有兩種口徑的結(jié)構(gòu)形式，球體通孔的直

25、徑等于管道的內(nèi)經(jīng)，這種球閥稱全通經(jīng)球閥。通孔的直徑略小于管道的內(nèi)經(jīng)，稱縮經(jīng)球閥。此次設(shè)計的是全通徑軟密封球閥。設(shè)計固定球閥應(yīng)考慮殼體剛度強(qiáng)度、閥桿強(qiáng)度、中法蘭強(qiáng)度、填料高度等力學(xué)性能。還應(yīng)考慮使用年限、防火、防靜電、外觀及便于制造、安裝使用、維修等特點。2.32.3 球閥的主要特點球閥的主要特點球閥的主要特點是本身結(jié)構(gòu)緊湊，密封可靠，流體阻力小，維修方便。球面常在閉合狀態(tài)，不易被介質(zhì)沖蝕，易于操作和維修，適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質(zhì)，而且還適用于工作條件惡劣的介質(zhì)，如氧氣、過氧化氫、甲烷和乙烯等，13在各行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。球閥閥體可以是整體的，也可以是組合式的。優(yōu)點： 1流體阻力

26、小。一般有縮經(jīng)和全通徑兩種結(jié)構(gòu)。無論哪種結(jié)構(gòu)，球閥的流阻系數(shù)都是很小的。特別是全通經(jīng)球閥，由于其通道直徑等于管道內(nèi)經(jīng)，故在所有閥門中，這種閥門的流阻是最小的。2結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。 3緊密可靠，兩個密封面，而且目前球閥的密封面材料廣泛使用各種塑料，密封性好，能實現(xiàn)完全密封。在真空系統(tǒng)中也已廣泛使用。 4啟閉迅速球閥在一般情況下只需要轉(zhuǎn)動 90就可完成了全開或全關(guān)動作，所以很容易實現(xiàn)啟閉，啟閉時間少，便于遠(yuǎn)距離的控制。 5維修方便，球閥結(jié)構(gòu)簡單，密封圈一般都是活動的，拆卸更換都比較方便。 6在全開或全閉時，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，介質(zhì)通過時，不會引起閥門密封面的侵蝕。 7適用范圍廣，

27、通徑從小到幾毫米，大到幾米，從高真空至高壓力都可應(yīng)用。8可靠性高。閥的可靠性高主要的原因是：1、球體與閥座是硬密封所以密封圈不會因高溫而融化，可以在高溫的工作條件下適用。2、閥桿設(shè)計成在工作環(huán)境中拆去填料壓蓋閥桿不會飛出的結(jié)構(gòu)，消除了填料壓蓋松開而飛出的事故隱患；3、采用防靜電裝置，適用于輸送石油、天然氣、煤氣的管線。9由于球閥在啟閉過程中有擦拭性，所以可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)中。缺點：10.加工精度高，造價昂貴，高溫中不易使用。第三章 球閥的拆卸3.13.1 測繪前的準(zhǔn)備及測繪步驟測繪前的準(zhǔn)備及測繪步驟3.1.1 測繪前的準(zhǔn)備工作測繪前的準(zhǔn)備工作全面細(xì)致地了解測繪對象的用途、性能、工作原理

28、、結(jié)構(gòu)特點以及裝配關(guān)系等，了解測繪目的和任務(wù)，在組織、資料、場地、工具等方面做好充分準(zhǔn)備。進(jìn)行測繪時主要的測量工具有：游標(biāo)卡尺、鋼直尺、螺紋規(guī)、圓弧規(guī)、以及內(nèi)外卡鉗等等。如圖2-1 為幾種常用的測量工具。14圖 2-1 測量工具圖3.1. .2 測繪主要測繪主要步驟步驟1拆卸零部件對測繪的零部件進(jìn)行拆卸，弄清被測零部件的工作原理和結(jié)構(gòu)形狀，并對零件進(jìn)行記錄、分組和編號2繪制零部件草圖進(jìn)行測量裝配體中除標(biāo)準(zhǔn)件外的每一個零件，應(yīng)根據(jù)零件內(nèi)、外結(jié)構(gòu)特點，選擇合適的表達(dá)方案畫出零件草圖。3繪制裝配示意圖根據(jù)所拆卸的零件間的位置裝配關(guān)系，繪制球閥的裝配示意圖，以供回裝零件和畫裝配圖使用。4測量零部件用相

29、應(yīng)的量具對拆卸后的零件進(jìn)行測量，得到零件的尺寸和相關(guān)參數(shù)，并標(biāo)注在草圖上，通過查閱資料確定零件符合國家標(biāo)準(zhǔn)的尺寸和相應(yīng)的技術(shù)要求。5繪制裝配草圖根據(jù)裝配示意圖和零件草圖繪制裝配草圖。6繪制標(biāo)準(zhǔn)圖樣用 CAD 軟件根據(jù)所測量的零部件尺寸進(jìn)行繪圖，包括二維零件圖和裝配圖。嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。157繪制實物圖用 PRO/E 軟件根據(jù)所有的零件尺寸進(jìn)行繪制零件實體圖，最終裝配成一個完整的球閥裝配實體圖，另外根據(jù)裝配實體圖繪制爆炸圖。32 球閥的拆卸要求球閥的拆卸要求拆卸零部件是為了準(zhǔn)確方便的進(jìn)行零件上有關(guān)尺寸的測量及形位公差、表面粗糙度和表面硬度的測定，以確定相應(yīng)的技術(shù)要求。拆卸時的要求：遵循“恢復(fù)

30、原機(jī)”的原則，按照裝配關(guān)系和裝配方式選擇正確的拆卸方法。在開始拆卸時就應(yīng)該考慮到再裝配時要與原機(jī)相同，即保證原機(jī)的完整性、準(zhǔn)確度和密封性等。33 球閥拆卸時注意事項球閥拆卸時注意事項1選擇合理的拆卸步驟。機(jī)械設(shè)備的拆卸順序，一般是由附件到主機(jī)、由外部到內(nèi)部、由上到下進(jìn)行拆卸，不能盲目亂拆亂卸。2對零件編號和作標(biāo)記。拆卸時應(yīng)對每個零件命名并作標(biāo)記，按拆卸順序分組擺好并進(jìn)行編號。編號時可采用雙面膠紙，將雙面膠紙的一面貼于零件上，另一面貼上白紙，在白紙上寫上組號和零件號。也可用數(shù)碼相機(jī)將拆卸的過程拍攝下來備用。3正確放置零部件。拆下的部件和零件（如閥體、閥門、螺栓、螺母、墊片等）必須有次序、有規(guī)則地

31、按原來的裝配順序放置在木架、木箱或零件盤內(nèi)，對精密的零件應(yīng)小心安放并包扎好，以防彎曲變形和碰傷。切不可將零件雜亂的堆放，使相似的零件混在一起，甚至遺失。這樣重新裝配時裝錯或裝反，造成不必要的返工甚至無法裝配。4做好記錄。拆卸記錄必須詳細(xì)具體，對每一拆卸步驟應(yīng)逐條記錄并整理出裝配注意事項，尤其要注意裝配時的相對位置，在記錄本上繪制裝配位置，連接草圖幫助記憶，力求記清每個零件的拆卸順序和位置，以備重新組裝。對復(fù)雜組件，最好在拆卸前做好照相記錄。對在裝配中有一定的嚙合位置、調(diào)整位置的零部件，應(yīng)先測量、鑒定，標(biāo)出記號，并詳細(xì)記錄。本球閥的拆卸順序如下所示：（1）拆卸扳手，標(biāo)序號為 1。（2）拆卸閥蓋，

32、拆下零件共四件，標(biāo)螺栓序號為 2，墊圈序號為 3，閥蓋為 4，密封圈列為其他零件。（3）拆卸閥體，拆下零件共六件，標(biāo)閥芯序號為 5，閥桿序號為 6，壓緊套序號16為 7，閥體序號為 8，填料和密封墊圈列為其他零件。第四章第四章 零部件的測繪零部件的測繪 41 扳手的測繪扳手的測繪扳手的作用主要是用于打開或閉合球閥，也可用于調(diào)整流量大小。扳手是長度方向不在同一平面內(nèi)的零件。測量扳手過程中用到了游標(biāo)卡尺、高度尺、和角度尺。游標(biāo)卡尺用內(nèi)測量爪測量外形尺寸，用外測量爪測量內(nèi)方孔尺寸。高度尺測量整個扳手的高度，將扳手平放在平板上進(jìn)行測量。角度尺測量扳手折彎處的角度。然后通過標(biāo)準(zhǔn)件比較得出各表面的表面粗糙

33、度，再經(jīng)過查閱資料得出圓整后扳手的尺寸。具體如下表 4-1：表 4-1 扳手各處尺寸名稱尺寸名稱尺寸手柄寬度26mm手柄厚度8mm手柄尾部圓弧半徑R13mm頭部厚度16mm頭部臺階高度2mm頭部方形孔寬度1010mm頭部圓直徑38mm折彎處角度45注：本件所有表面粗糙度為 Ra25，材料為 Al。有了測量得到的尺寸后，通過 CAD 軟件繪制出其零件圖（見圖 4-1） ，用 PRO/E 繪制其實物圖（見圖 4-2） 。在此過程中必須運用好所學(xué)的 CAD 和 PRO/E 基礎(chǔ)進(jìn)行繪制。設(shè)置圖形單位、圖形界限、工具欄、圖層、線型、文字樣式、標(biāo)注樣式、表格樣式、顏色、捕捉追蹤、制作標(biāo)題欄等。17圖 4

34、-1 扳手零件圖圖 4-2 扳手實物圖42 螺栓的測繪螺栓的測繪螺栓用于連接閥體和閥蓋，并固定兩者的位置。根據(jù)此螺栓的作用主要是用來承受力可知其為粗牙螺紋，根據(jù)拆裝螺栓的過程可知其為右旋螺紋，通過目視判斷其為單線螺紋。測量螺栓用到游標(biāo)卡尺、螺紋規(guī)和鋼尺；游標(biāo)卡尺測量各輪廓尺寸，鋼尺測量牙型長度。因為其為標(biāo)準(zhǔn)件，所以只需測量其出大徑便可根據(jù)公式計算出其小徑，在這里采用模糊計算法：d1=d0.85。也可用螺紋規(guī)測量，螺紋規(guī)的使用方法如圖 4-3。測繪具體尺寸見下表 4-2：表 4-2 螺栓各處尺寸18名稱尺寸名稱尺寸螺栓總長36mm六棱螺栓頭厚度6mm牙型長度27mm六棱頭凹槽深度2mm螺紋大徑1

35、0mm凹槽底圓直徑13mm六棱頭對邊寬度17mm注：其材料為 35 號鋼。圖 4-3 螺紋規(guī)的使用圖 4-4 圖 4-5 分別為零件圖和實物圖：圖 4-4 螺栓零件圖19圖 4-5 螺栓實物圖43 墊圈的測繪墊圈的測繪墊圈在螺紋連接中起的是防松作用，使螺栓與閥體間軸向力增大，屬于摩擦防松的一種。墊圈是標(biāo)準(zhǔn)件。測量墊圈用到游標(biāo)卡尺，外圓用內(nèi)測量爪測量，內(nèi)孔用外測量爪測量。所得尺寸在國家標(biāo)準(zhǔn)中查找、規(guī)整，找出其標(biāo)準(zhǔn)代號。特別要指出的是，在這次墊圈的測繪中，為了方便裝配，經(jīng)過指導(dǎo)老師指導(dǎo)，將不在同一平面的彈簧墊圈簡畫成在同一平面的普通墊圈。測量墊圈內(nèi)徑尺寸為 10mm，外徑尺寸為15mm，厚度為 2

36、mm。經(jīng)查國標(biāo)得到其標(biāo)準(zhǔn)代號為：GB/T93 10。材料為：35。圖 4-6 墊圈零件圖20圖 4-7 為墊圈實物圖44 閥蓋的測繪閥蓋的測繪閥蓋的用途有兩個：一是給閥桿定位，保證閥桿正常傳動開關(guān)。二是密封作用，具有一定的強(qiáng)度，防止內(nèi)部的流體流出。閥蓋的測量主要是用游標(biāo)卡尺進(jìn)行的，游標(biāo)卡尺可測量出外形尺寸、內(nèi)孔尺寸和孔距之間的距離。因為外形寬度方向跨距較大，高度方向游標(biāo)卡尺不能測量，所以采用高度尺進(jìn)行測量。因閥蓋上螺紋主要用于密封，所以此螺紋為細(xì)牙螺紋，用螺紋規(guī)測量出螺距后確定此螺紋的代號。由于閥蓋有密封作用，所以對內(nèi)部表面質(zhì)量要求較高，通過標(biāo)準(zhǔn)試樣對比可得出各表面的表面質(zhì)量。在此零件的測繪過

37、程中需要參閱許多資料來確定其尺寸精度。又因為其為鑄造件，鑄造圓角需要用圓弧規(guī)測量。具體尺寸見下表 4-3：表 4-3 閥蓋各處尺寸名稱尺寸名稱尺寸閥蓋寬度76mm連接孔中心距56mm螺栓連接孔直徑10mm閥蓋圓弧半徑R10mm臺階軸直徑小41mm臺階軸直徑中50mm21臺階軸直徑大53mm臺階軸端內(nèi)孔直徑35mm臺階軸端內(nèi)孔深度7mm通孔直徑20mm螺紋端內(nèi)孔直徑28mm螺紋端內(nèi)孔深度4mm螺紋代號M36X2端蓋總厚度48mm螺紋退刀槽直徑32mm閥蓋最寬處厚度12mm注：材料為 Al。圖 4-8 為其零件圖，途中 Z=Ra25,Y=Ra12.5。圖 4-9 為其實物圖：圖 4-7 閥蓋零件圖

38、22圖 4-9 閥蓋實物圖45 閥芯的測繪閥芯的測繪閥芯是控制流體通斷的重要零件，用游標(biāo)卡尺測量所得尺寸：閥芯直徑S40mm，內(nèi)孔直徑 20mm，槽底距最遠(yuǎn)端距離 34mm，槽寬 8mm，內(nèi)孔兩端距離32mm。零件圖見圖 4-10，實物圖見圖 4-11：圖 4-10 閥芯零件圖23圖 4-11 閥芯實物圖46 閥桿的測繪閥桿的測繪閥桿是連接扳手與閥芯的零件，測量主要用游標(biāo)卡尺和圓弧規(guī)。測量尺寸見表 4-4：表 4-4 閥桿各處測量尺寸名稱尺寸名稱尺寸閥桿總長60mm大圓柱直徑18mm小圓柱直徑14mm銑方平面寬度10X10mm銑方平面長度21mm大圓柱厚度12mm閥桿頭部寬度8mm頭部深度8m

39、m頭部球半徑SR20注：其材料為 Al。圖 4-12 為閥桿零件圖，實物圖見圖 4-13：24圖 4-12 閥桿零件圖圖 4-13 閥桿實物圖4 47 7 壓緊套的測繪壓緊套的測繪壓緊套是套在閥桿上，通過螺紋與閥體固定并對閥桿施加力的零件。壓緊套雖然體積較小，但技術(shù)要求、質(zhì)量要求較高，加工比較困難。主要還是通過游標(biāo)卡尺進(jìn)行25測量，配合螺紋規(guī)測量螺紋。測量尺寸見表 4-5：表 4-5 壓緊套各處測量尺寸名稱尺寸名稱尺寸總長14mm內(nèi)臺階高度4mm內(nèi)臺階直徑16mm內(nèi)孔直徑14mm槽寬4mm外圓直徑22mm外圓長度3mm螺紋代號M24X15注：材料為 Al。圖 4-15 為實物圖：圖 4-14

40、壓緊套零件圖2648 閥體的測繪閥體的測繪閥體是球閥的最重要部件，結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，加工難度最高，尺寸多而且不容易測量。測量閥體用到了：游標(biāo)卡尺、鋼尺、內(nèi)卡鉗、高度尺、螺紋規(guī)等。特別要說明的是：內(nèi)卡鉗是間接測量工具，只能與鋼尺配合使用，主要是用來測量游標(biāo)卡尺測量不到的深孔。因尺寸繁多，在這里不一一列出，詳見表 4-6：表 4-6 閥體的測量尺寸（部分）名稱尺寸名稱尺寸總高76mm外螺紋代號M36X2小內(nèi)螺紋代號M10小內(nèi)螺紋間距56mm閥體最大內(nèi)孔直徑44mm外螺紋端處內(nèi)孔直徑20mm扳手配合處臺階高度3mm填料放置處內(nèi)孔直徑22mm閥體外圓柱直徑54mm安放密封圈處直徑35mm圖 4-16 閥體零件圖27圖 4-17 閥體實物圖 4 49 9 密封圈的測繪密封圈的測繪密封圈在球閥中起密封作用，填料還有傳力的作用。密封圈零件圖見圖 4-18，密封圈零件圖見圖 4-19，圖 4-18 密封圈零件圖28圖 4-20 密封圈實物圖410 填料的測繪填料的測繪填料在球閥中起密封作用填料,還有傳力的作用. 填料實物圖見圖 4-20；填料填料實物圖見圖