安全閥課程設(shè)計說明書講解

1、湖南大學(xué)課程設(shè)計說明書指導(dǎo)老師1.1.1課程設(shè)計的目的工程軟件應(yīng)用實(shí)踐課程設(shè)計教學(xué)目的，是從產(chǎn)品裝配測繪、計算機(jī)繪圖、CAD三維建模、參數(shù)化設(shè)計等方面進(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，結(jié)合實(shí)際機(jī)械產(chǎn)品（模型）設(shè)計的具體問題，培養(yǎng) 學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際認(rèn)識和解決問題的能力，為后續(xù)專業(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)計的任務(wù)1.2.1 主要內(nèi)容選擇安全閥產(chǎn)品模型為對象，四位同學(xué)為一設(shè)計小組，對產(chǎn)品模型進(jìn)行裝 配測繪、二維計算機(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) 計等。1.2.2任務(wù)分配小組經(jīng)過對零件的功能與結(jié)構(gòu)的分析，結(jié)合個人特

2、長，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、螺桿草圖，閥體CAD圖，CAD圖校核，閥帽、彈簧托盤、螺桿三維建模，PPT編寫。:零件尺寸測量，繪制閥蓋草圖，閥蓋 CAD圖、CAD裝配圖繪制，閥門三維建 模，協(xié)助制作說明書。: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，說明書制作。:零件尺寸測量，繪制閥門草圖及其 CAD圖，閥體三維建模裝配，三維爆炸圖制作，協(xié)助PPT編寫。1.3課程設(shè)計工作流程第一階段：繪制草圖、二維計算機(jī)繪圖1）設(shè)計準(zhǔn)備（兩天）2）產(chǎn)品零件手繪（兩天）3）產(chǎn)品零件計算機(jī)繪圖（兩天）第二階段：三維CAD建模

3、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（兩天）第三階段：按照規(guī)定的格式編寫課程設(shè)計說明書及答辯PPT （一天）第四階段：小組答辯及評分（一天）2. 裝配體測繪2.1測繪裝配體步驟 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，超過規(guī)定值時自動開啟，通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì) 來防止管道或設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值。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)壓力過大時， 介質(zhì)將閥門頂起，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 全閥是利用壓縮彈簧的力來平衡作用在閥瓣上的力。螺

4、旋圈形彈簧的壓縮量可以通過轉(zhuǎn)動它上面的調(diào)整螺母來調(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，而且因為對振動的敏感性小，所以可用于移動式的壓力容器上。 這種安全閥的缺點(diǎn)是所加的載荷會隨著閥的開啟而發(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。這對安全閥的迅速開啟是不利 的。另外，閥上的彈簧會由于長期受高溫的影響而使彈力減小。用于溫度較高的容器上時，常常要考慮彈簧的隔熱或散熱問題，從而使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜起來。2.1.2零件測繪圖見圖紙2.1.3畫零件圖根據(jù)裝配圖和零件草圖繪制零件圖，注意每

5、個零件的表達(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)定要求填寫標(biāo)題欄的各項內(nèi)容。2.1.4畫裝配圖根據(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俯 視的拆卸圖來表達(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 兩個方向的局部視圖來表達(dá)閥體的外形。裝配圖畫好后必須注明該機(jī)器或部件的規(guī)格、性能及裝配

6、、檢驗等技術(shù)要求。 安裝時的尺寸，還必須用文字說明或采用符號標(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)定要求填寫零件序號和明細(xì)欄、標(biāo) 題欄的各項內(nèi)容。2.1.5計算機(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)過老師修改指正后，對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，清點(diǎn)零件圖是否齊全，圖號、材料、名稱、件數(shù)是否一致。.核對零件尺寸，

7、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，這樣有利于畫圖和同時對零件圖和裝配圖進(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：IIJ-甩11!歲WIt-*riZFI-U1Ft4叭“Lhiwlfl4馳4PH虬直* He1:A .3Ui-L亍屆；1*S if Ju1叫 IM：dM-ii-M1Hn-ui.艸亠応Ia血安2i i71tr-r鼻泄圖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)對結(jié)構(gòu)和尺寸有了更好 的掌握，許多尺寸都很熟悉，這對 CAD裝配圖繪制有很大幫助。在閥帽和閥蓋 的配合地方，因為是拆

8、卸關(guān)系，要經(jīng)常拆開對內(nèi)部的螺母位置調(diào)整，因為間隙配合，且精度要求不是很高，最終選擇 ？28H9/f9的配合。對于閥門和閥體的配合， 因為要求是可滑動，并且要求配合精度高些，保證底部的密封性，最終確定 ?36H7/g6的配合。除了兩個配合之外，標(biāo)注總長、總寬、總高和幾個重要的形 位尺寸，標(biāo)題欄。最后再對整個裝配圖做一下審查。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)注時與老師詢問時，老師說可以不用標(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。對于與閥蓋配合的內(nèi)孔，為間隙配合，定為基孔制 ？28H9,其他可常

9、規(guī)標(biāo)注。圖2.4螺桿CAD圖如圖2.4所示，這個螺柱不是標(biāo)準(zhǔn)件，頂端的120度錐面會與彈簧托盤的120 度錐面相配合以通過彈簧托盤壓縮彈簧，平衡閥芯的壓力，使其封閉；尾端為長方體柱形結(jié)構(gòu)，截面為邊長為 7的正方形，中間部分為 M10的螺紋表面，通過 螺母的旋合調(diào)整壓力標(biāo)準(zhǔn)，整個零件表面精度不是很高，定Ra值為12.5。圖2.5彈簧托盤如圖2.5所示，彈簧托盤為回轉(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，因為主要起到固定受力的 作用，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

10、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。閥芯的性能關(guān)系到整個閥體的性能，整個零件的加工精度 和形位公差要求較高，底側(cè)的表面相對A面垂直度公差為0.05mm,外表面的圓柱 度公差為0.03mm； 90度錐面與閥體對研，裝配后在一定介質(zhì)壓力下要求無滲漏， 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

11、帽連接，所以上部外圈有對底面的 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)剖來表達(dá)均布的四個孔和琺瑯外形。七丨穢丨I聲 4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兩個方向的局部視圖來表達(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。在閥門與閥體研合處為更清楚表達(dá)，采用了3： 1

12、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)孔對底面 B的平行度公差設(shè)為 0.05mm；上側(cè)孔相對頂面A的垂直度公差為？0.05mm,孔會與閥芯外壁配合， Ra值設(shè)為6.3；上表面因要與閥蓋下表面配合且應(yīng)有一定的密封性，所以Ra值為 6.3。2.3測繪小結(jié)測繪過程，學(xué)習(xí)了幾個過程：（1）了解測繪的概念（2）了解明白安全閥的裝配關(guān)系（3）初步學(xué)會了測繪方法，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) 對制圖學(xué)有了更深刻的認(rèn)識(6) 對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)

13、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)板的中心對稱平面，而且最為復(fù)雜的是閥體中間的一系列孔，為了便于建模，把模型的對稱平面與坐標(biāo) 丫-Z平面重合，下底面與X-Y平面重合，其三維模型圖如圖3.1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個螺紋孔 的中心點(diǎn)，再通過拉伸操作，之后在四個中心點(diǎn)位置處打孔， 添加螺紋建立底板 三維模型。2、根據(jù)測繪過程得出的尺寸，在下底板上添加一個圓柱。3、繪制閥體左右兩圓板及兩連接圓柱，對以上部件求和，然后通過草圖，找到 左右兩圓板上四個孔的圓心，通過打孔，求差，得到閥體左右兩

14、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、通過草圖標(biāo)出上平面四個螺紋孔的中心并繪制出上平板的外形，然后拉伸，在四個中心點(diǎn)上打孔，添加螺紋。5、通過草圖，拉伸，得到閥體上孔壁上的凸出部分6、對以上部件求和，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，把閥芯的對稱平面建立在 丫-Z平面上，并且把閥芯的主要設(shè)計基準(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

15、。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，把螺柱的對稱平面建立在丫-Z平面上，并且把螺柱的主要設(shè)計基準(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，在添加一個長方體，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，通過草圖，在線 的起點(diǎn)處繪制一個圓。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，把閥蓋的對稱

16、平面建立在 丫-Z平面上，并且把閥蓋的主要設(shè)計基準(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、通過草圖，標(biāo)出閥蓋下平板四個孔的圓心及下平板的外形，拉伸，并在四個 圓心點(diǎn)處打孔。2、根據(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其他簡單零件及標(biāo)準(zhǔn)件的三維實(shí)體建模：彈簧托盤、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其他簡單零件及標(biāo)準(zhǔn)件三維建模

17、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，緊定螺釘和螺柱能繞自身旋轉(zhuǎn) 移動，根據(jù)上述的要求通過裝配約束、 移動進(jìn)行相應(yīng)零件自由度限制。裝配過程 如下：1. 以底座作為裝配的基礎(chǔ)；2. 裝配閥芯部件，通過裝配約束-同 心，約束閥芯底面與底座內(nèi)部圓接觸 面同心，但此時為完全接觸，通過移 動，可以完成此要求；3. 裝配彈簧，通過裝配-點(diǎn)到點(diǎn)，選擇閥芯內(nèi)底面圓心點(diǎn)；4. 裝配彈簧托盤，通過裝配 -點(diǎn)到 點(diǎn)，選擇閥芯上表面圓心點(diǎn)，然后動 態(tài)移動；5. 裝配閥蓋，通過裝配約束-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，通過裝 配

18、約束一同心，約束螺柱底面圓與彈 簧托盤上表面內(nèi)部圓同心；7. 裝配大螺母，顯示閥蓋，通過裝配 移動一點(diǎn)到點(diǎn)，選擇閥蓋上表面圓心占；八、）8. 裝配閥帽，通過裝配約束-同心，、圖3.8安全閥爆炸圖約束閥帽底面圓與閥蓋上表面圓同心；9. 裝配緊定螺釘，通過裝配移動 一點(diǎn)到點(diǎn)，選擇閥帽上螺紋孔的中心點(diǎn)，然后動 態(tài)調(diào)整；10. 裝配小螺柱、墊片、小螺母，通過裝配移動 一點(diǎn)到點(diǎn)，選擇閥蓋四周孔一孔的圓心點(diǎn)，之后動態(tài)調(diào)整，然后重復(fù)操作，完成后其三維圖如圖3.7所示；11. 安全閥的爆炸圖如圖3.8所示。3.3三維建模及設(shè)計小結(jié)三維建模UG軟件對于我們組員來說，還是個較為陌生的軟件，接觸時確實(shí) 比較生疏，有

19、些命令還是跟 CAD是相反的，用起來不是很順手，所以在剩下的 三天里完成三維建模確實(shí)是一個比較艱巨的任務(wù)。所以我們就進(jìn)行分工，然后借書邊學(xué)習(xí)邊畫圖，其實(shí)簡單的回轉(zhuǎn)體零件還是比較容易建模的， 第一天便完成了 簡單零件的建模。最后是閥體比較難建模，因為是有體相貫，還要在表面打孔， 有些地方只看書是不行的，在這種情況下，我們就尋求班級里擅長UG的同學(xué)，大家一起討論，經(jīng)過兩天時間終于完成了這個艱巨的任務(wù)。 進(jìn)行零件三維建模中 能檢測前面進(jìn)行零件測繪時是否準(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.心得體會為期兩周的測繪與軟件應(yīng)用課程設(shè)計，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，就緊張的開始工作。我們小組測繪的模 型是安全閥，通過模型分析，實(shí)物測量、草圖繪制、CAD畫圖、裝配總圖，三維建模等過程，讓我們回顧以前學(xué)過的課程知識，如機(jī)械制圖，機(jī)械原理，互換 性原理等，同時也溫固了