基于Solidworks的旋阀的造型设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 01339828 或 11970985 1 摘 要 本文主要是应用 件来完成旋阀的零件设计及装配。首先讨论了特色功能和其在给机械设计行业带来的革命性变化。接下来对组成旋阀的各个零件造型进行了分别设计，在零件设计的基础上，通过 配图功能，完成了对旋阀所有零件的装配。另外，为了更形象的展现装配效果，又制作了动画演示，最终实现了设计目的。 关键词： 旋阀 ， 设计， 配 2 of n to of to in of of of on of In in to of to 文档就送您 01339828 或 11970985 3 目 录 1 绪论 1 2 1 2.1 1 2.2 1 2.3 2 阀的介绍 2 阀造型方案设计 2 3 柱和圆锥的拉伸造型 3 4 4 压盖零件的设计 5 5 板和圆孔的拉伸造型 6 5 手柄零件设计 7 7 7 6 阀体零件设计 8 体外形和复合孔的 造型 8 孔的造型 9 7 螺栓零件设计 10 个螺栓零件的设计 10 列螺栓零件的设计 11 8 旋阀的装配 13 助零件的设计和装配方案的设计 13 杆装配线的设计 14 盖装配线的设计 15 阀装配动画制作 16 9 结束语 17 致谢 17 参考文献 18 4 1 绪论 作为工程技术和美学艺术相结合的一门新科学 现代工业产品设计中的一种现代设计方法。它来源于社会的物质生产，与人类的工业生产和日常生活紧密的结合在一起。随着人类物质生活和文化艺术水平的提高，产品造型设计渗透到社会的各个方面，已经成为现代工业产品设计中不可缺少的重要部分。合理美观的造型设计可以在市场竞争中吸引更多的用户，争取市场的占有率，创造更多的经济价值。 传统的产品造型设计，一般是在市场调研 、制定需求表之后，先展开平 面简图的设计，形成比较完整的方案之后，开始绘制三维简图，完全定型后再根据需要绘制效果图、三视图或制作简易的模型。在设计过程当中，需要工程技术人员、产品造型人员、工人通力协作，以使产品能充分表达设计者的构思。但是对每一种方案都制作实物样品，不仅需要付出大量的劳动，还存在精度低，修改调整困难，设计周期长以及成本费用搞等问题。 计算机技术的发展，掀起了第三次技术革命的浪潮，计算机辅助设计则是计算机在工业领域 应用中最活跃的一支。 其中 件的强大功能使传统产品造型设计的种种弊端得到了根本性的改变，极 大的促进了产品设计的效率。本论文就是论述 零件三维造型、装配图、工程图中的应用，并结合实例来突出其相较于传统设计方法的优势。 2 统的简介 2.1 件的特点 （ 1） 一款基于造型的三维机械设计软件，它的基本思路是 :实体造型 二维图样。 （ 2） 通过尺寸来驱动的。改变尺寸就会改变零件的大小和形状。 （ 3） 一个 型包括零件、装配、及工程图等。零件、装配、及工程图 其实都是一个模型 的不同表现形式，对其中任意一个的改变都会使其他两个自动跟着改变。 （ 4） 可以利用特征造型来建立零件的模型。 特色 功能 （ 1） 易用性以及对传统数据格式的支持 。 统完全采用了微软 标准技术，使设计者在进行 三维 产品设计 过程中可以自始至终享受 统带来的便捷和优势。 买文档就送您 01339828 或 11970985 5 （ 2） 基于几何关系建立的草图绘制方法，让草图的绘制变的快捷而简单。 （ 3） 以拉伸、旋转、放样、扫描方式变成三维实体，并通过圆角、倒角、 变形、分割等操作对生成的实体 进行加工。 （ 4） 供了完善的产品级的装配功能，以便创建和记录特定的装配图 设计过程。 （ 5） 以允许二维工程图暂时与三维模型脱离关系，从而大大加速了 工程图生成的过程。 （ 6） 钣金设计功能强大。 （ 7） 供了直接绘制三维草图的功能，可以在空间直接绘制草图。 （ 8） 供了众多的曲面创建和修改工具，而且完全参数化的，设计者借助这些工具可以快捷、方便的设计出具有任意复杂外形的产品。 （ 9） 供了动画功能，利用 件 用户可以记录屏幕上的三维造型和操作过程 。 （ 10） 供了产品的渲染功能。 2.3 前景 随着信 息时代的到来，传统的工业都会朝着计算机化，高效化，无纸 化的方向发展， 件完善的功能会满足机械设计工业未来发展的要求，熟练掌握 会成为以后进入这个行业的人员必须具备的一项基本技能。而 件的广泛运用必将促进产品设计功能的进一步发展。当前大学里开设的这门课程必须加大课时量，培养同学们对这款系统的掌握，这无疑将 会使他们拥有一个强大的本领，对未来我们国家机械设计整个领域素质和水平的提高也是大有裨益的。 阀的简单介绍 作为阀的一种，旋阀也是应用很广泛的一种 ， 在机械工程的许多系统当中都起着控制系统运行的作用，因此，旋阀的质量直接关 系到系统的整体性能。旋阀的质量主要由它的结构来决定，所以，合适和 可靠的结构造型设计就越来越来受到机械设计人员的重视。 其结构有几部份组成 ， 如图 1所示： 6 图 1 旋阀 整体图 阀的 造型 设计方案 旋阀是一个整体，本身有许多的 零件组成，为了设计的方便，我们可以 把 它分 割 成多个独立的单元，然后我们可以利用装配图，把它们组装起来。必须指出的是，本论文的重点是在为了突出实体通过运用 完成造型设计的强大功能 。 所以，我们这里就不对旋阀的基本的力学设计作分析和说明，直接进行软件中的旋阀 的各个零件的设计，之后还要对所有的零件做装配图的组装。另外，我 还要做一个动画演示。 3 阀杆零件设计 阀杆零件的形状由圆柱、 圆锥、切平面、和切孔 4部分组成，主要应用拉伸 、切除特征来完成造型。 柱和圆锥的拉伸造型 圆柱和圆锥是阀杆零件的形状主体，建模过程如下： （ 1）选 择设计树的“右视基准面”作为草图平面，激活“草图绘制”命令，以原 点为中心， 15直径画圆， 如图 2所示： 图 2 圆弧 草图 （ 2） 激活“拉伸凸台”命令，弹出“拉伸特征”对话框，在“终止条件”列表 对话框中选择 “给定深度”选项，在“深度”文本框中输入 64单击“确定”按钮， 如图 3所示 ： 买文档就送您 01339828 或 11970985 7 图 3拉伸凸台 （ 3）选择 “ 插入 、 参考几何体 、 基准面 ” 命令，弹出 “ 基准面 ” 对话框，选择圆柱端面为参考面，在 “ 距离 ” 文本框中输入 54击 “ 确定 ” 按钮，生成 “ 基准面 1”。 （ 4）单击工具栏上的“标准视图、正视于”按钮，激活“草图绘制”命令，以原点为中心，以 直径画圆，单击 工具栏上的“标准视图、等轴测”按钮。 （ 5）激活“拉伸凸台、基体”命令，弹出“拉伸特征”对话框，在 “ 终止条件 ” 列表中选择 “ 成型到一面 ” 选项，选取圆柱端面，打开 “ 拔模开关 ” ，拔模角取 。选中“向外拔模”复选框，单击“确定”按钮 ， 如图 4 所示 ： 图 4圆柱造型 面和圆孔的切除造型 圆柱端部被四个平面切除，圆锥还需钻孔。 （ 1）选择设计树的 ” 右视基准面 ” ,单击工具栏 上的“标准视图、左视”按钮，激活“草图绘制”命令。 （ 2）以原点为中心，做变长为 12正方形，此时，需要单击工具栏的添加几 关系按钮，保证正方形邻边两直线的几何关系为垂直且相等。 （ 3）单击工具栏上的 “ 标准视图 ” 等轴测按钮，启动 “ 拉伸切除 ” 命令，弹出在 “ 终止条件 ” 列表中选择 “ 给定深度 ” 选项， “ 深度 ” 文本框中输入 14选择 “ 反 向切除 ” 复选框，单击 “ 确定 ”按钮， 如图 5所示 ： 8 图 5切除造型 （ 4）在设 计 树选择“上视基准面”，激活“草图绘制”命令，单击工具栏按钮， 进入绘制。 （ 5）单击工具栏上的 “ 标准视图 /等轴测 ” ，启动 “拉伸 切除 ”令。方向一的“ 终 止条件 ” 列表框内选择“完全贯穿”；方向 2 的 “ 终止条件 ” 列表框内同样选择 “ 完全贯穿 ” 选项，单击确定按钮。 （ 6）单击“保存”按钮 ， 如图 6所示： 图 6 阀杆零件 4 压盖零件设计 压 盖零件的形状，主要由圆柱、底板、两个圆柱孔和一个复合孔组成。底及两小孔宜采用拉伸造 型；圆柱及复合孔的建模有多种方法，这里专门讨论旋转特征的应用。还要注意，底板形状的对称情况，草图绘制需充分借助镜像功能。 柱和复合孔的旋转造型 （ 1）选择前视基准面，单击工具栏上的标准视图正视于按钮，启动草图绘买文档就送您 01339828 或 11970985 9 制命令。用矩形工具，通过原点画矩形。 （ 2）启动旋转凸台基体特征，取中心线为旋转轴，旋转类型设置为单向，角度设置为 成圆柱， 如图 7所示 ： 图 7 圆柱造型 （ 3）选择 “ 前视基准图 ” 为草图面，执行 “ 标准视图 /正视于 ”，启动 ”草图绘制 ”命令，用 中心工具画图 。用中心线工具， 通过原点画中心线。 （ 4）启动旋转切除特征，在对话框中，取中心线为旋转轴，旋转类型设置为单向，角度设置为 360。 单击确定按钮，复合孔造型如图 8所示 ： 图 8复合孔 板和圆孔的拉伸造型 （ 1）选择圆柱顶面为草图基准面，单击工具栏上的 “ 准视图 、 视于 ” ，启动草图绘制命令。 （ 2）启动 “ 中心线 ”工具，通过原点画直线和竖直线。 （ 3）单击“镜像实体”工具，取所画直线为“要镜像的实体”，取竖直中心线为“镜像点”，并选中“复制”复选框。单击“确定”按钮，完成上半部分的直线草图。 （ 4） 同理，选择所画的全部直线为“ 要镜像的实体”，取水平中心线为“镜像点”得到下半部分的直线草图， 如图 9所示 ： 10 图 9底板 草图 （ 5）借助“镜像实体”工具，生成小圆，标注尺寸 20、 40、 18、 54、 11。 （ 6）启动“拉伸凸台基体”，从而成型所预计的零件。 （ 7）单 击工具栏上的“旋转视图”按钮，选择复合孔底面为草图基面，启动“草 图绘制”命令， 并在草图基准面内复制一个草图圆。 （ 8）选择“拉伸切除”特征，取终止条件为“完全贯穿”。 （ 9） 单击工具栏上的“标准视图、视图定向”按钮。从而建立一个“底部轴测图”选项。 （ 10）单击“保存”按钮， 如图 10所示 ： 图 10 底板 5 手柄零件设计 买文档就送您 01339828 或 11970985 11 手 柄设计的形状主要由手柄头部、手柄杆两 部分 组 成 。 手柄头部的圆柱、方孔及低 槽结构，可使用拉伸、切除造型；柄杆及圆孔则在 拉伸、切除的基础 上， 还需要采用圆角造型。 头的拉伸与切除造型 （ 1）取“上视基准面”，激活“草图绘制”命令，画一个圆和矩形。 （ 2）标注尺寸直径 362 （ 3）启动“拉伸凸台基体”特征，给定深度 14 （ 4） 单击工具栏“旋转视图” ，成型下图。 （ 5）启动“拉伸切除”特征，给定深度 4 干的拉伸和圆角造型 （ 1）选择“右视基准面”为草图平面，启动“草图绘制”命令。完成两条平行线的绘制并和实体零件连接。 （ 2）激活“拉伸凸台基体”特征，在对话框中设置“终止条件”为“两侧对称”，“深度”设置为 20终拉伸成型。 （ 3）选柄干顶平面为草图基面，启动草图绘制命令。绘制一个圆，直径为8定位尺寸为 10 （ 4）启动拉伸切除特征，作一个“完全贯穿”的通孔 。 （ 5）取柄干顶平面为草图基面，正视观测，启动草图绘制命令。用三 点画弧的命令，在此过程中保证两端点与圆心呈水平几何关系。 （ 6）激活“拉伸切除”特征，取终止条件为完全贯穿 。 （ 7）激活圆角特征，对柄干上表面进行圆角处理。 （ 8）同理，设置圆角半径为 2饼干下表面进行圆角处理，这样，柄干的零件造型就好了。 （ 9）单击“保存”按钮 ， 对其进行保存 ， 如图 11所示 ： 12 图 11 手柄 6 阀体零件设计 阀体零件形状特点是，其外形简单，内腔复杂，含有一个复合孔，两个水平螺孔，连个竖直 螺孔。阀体建模需要使用拉伸、切除和旋转特征。 体外形和复合孔的造型 （ 1）选取“上视基准面”为草图基面，启动“草图绘制”命令，画矩形，尺寸为 42、 45、 21、 （ 2）启动拉伸凸台基体特征，给定深度为 17成底部长方体。 （ 3）以长方体上表面为草图基面，启动草图绘制命令。画矩形，尺寸如下102、 51。 （ 4）启动拉伸凸台基体特征，给定深度 68成顶部长方体。 （ 5）选取“前视基准面”为草图基面。启动“草图绘制”命令，16、 10、 5、 27。 （ 6）启动“旋转切除”命令，以中心线为特征，单向旋转 360、生成竖直复合孔。 （ 7）选择前视基准 面，单击工具栏上的“剖面试图”按钮，则生成阀体的剖切图，清楚的显 示复合孔的内部情况。 （ 8）单击剖面视图，返回阀体的外形视图。 孔的造型 （ 1）取阀体的左端面为草图基图，启动“草图绘制”命令。画圆，尺寸为直径 15位尺寸为 50、 （ 2）启用拉伸切除特征，终止条件设置为完全贯穿，生成从左至右的通孔。买文档就送您 01339828 或 11970985 13 并选择“剖面视图”命令，做剖切处理。 （ 3）单击“剖面视图”，返回阀体外形视图。 （ 4） 选择阀体上表面，单击工具栏上的“异型孔导向”，在孔规格对话框中选择螺纹孔，激活类型，设置为底部螺纹孔，尺寸设置为 10孔深度为 20加装饰螺纹线。 （ 5）单击“位置”标签，标注定位尺寸 24、 成一个柱型螺孔。 （ 6）启用“镜像”特征，并完成柱型螺孔的镜像。 （ 7）选择右视基准面，单击工具栏上的剖面视图，观测并返回。 （ 8）选择阀体左端面为基准面，单击工具栏上的“异型孔导向”按钮，对螺纹进行设置，具体为类型设置“锥形管螺纹”，设置尺寸为 05英寸，钻孔深度为31添加装饰螺纹线。 （ 9）单击“位置”尺寸，标注定位尺寸为 50、 从而生成一个锥形螺孔。 （ 10）启动“镜像”特征。选择“前视基准面”为镜像基面，完成锥形螺孔的镜像。 （ 11）选择右视基准面，单击工具栏上的“剖面视图”，最终完成阀体的全部造型。 （ 12） 对其进行保存 ， 如图 12所示 ： 图 12阀体 螺栓属于标准件，在机械设计中大量应用。螺栓由螺帽、螺杆两部分组成。螺栓造型需要使用拉伸、倒角和切除等特征。 个 螺栓零件设计 14 （ 1）选取“右视基准面”为草图基面，激活“草图绘制”命令，画圆，尺寸如下直径 （ 2）启动“拉伸凸台基体”特征，给定深度 向拉伸，生成螺帽圆柱体。 （ 3）启动“倒角”特征，选择圆柱前边为倒角边线，选中“角度距离”复选框，设置距离为 度为 30。 （ 4）以“右视基准面”为草图基面，激活“草图绘制”命令。选择“工具”，做圆的内接六边形，标注尺寸为 （ 5）单击工具栏上 的“标准视图、等轴测”按钮，启动“拉伸切除”命令，终止条件设置 “完全贯穿”并选中“ 反向切除”复选框。确认后生成螺栓帽形状。 （ 6）单击工具栏上的“标准视图、等轴测”按钮，取“右视基准面”为草图基面，激活“草图绘制”命令。画圆，标注尺寸直径为 101 （ 7）启动“拉伸凸台 /基体”命令，给定深度为 25中“合并结果”复选框，生成螺栓 。 （ 8）选择“插入，注解、装饰螺纹线”命令，选取圆柱的圆形边线，终止条件设置为成型到下一面，次要直径为 （ 9）启动“倒角”命令，选择螺栓杆的圆边线，使“角度距离”选项有效，并设置距离为 1度为 45，生成螺杆的倒角。 （ 10）单个螺栓 造型完成，选择保存， 如图 13： 图 13螺栓 总结：螺栓的制作要点。选择合理的造型顺序。螺栓帽造型采用先拉伸，后买文档就送您 01339828 或 11970985 15 倒角，再切除的方法。而螺栓杆的造型采用先拉伸，后装饰，再倒角的方法。 列螺栓的设计 在一般机器部件中，往往装有多个螺栓等标准件，而且其大小、规格不等。供一种快速生成系列零件的工具 系列零件设计表。使用前，需在电脑软件系统电子表格 利用“系列零件设计表”制作系列螺栓。 在系列螺栓设计前，应将螺栓尺寸规范化， 让螺栓的所有尺寸由几个主要的尺寸来决定。不妨选择 4个尺寸：螺帽直径 D/螺杆直径 d、螺帽厚度和；螺杆长度。根据螺栓结构中，螺帽和螺杆的几何形状，不难找出螺帽和螺杆相关的几何关系： *(1) * d*d/10 式子中， 螺栓帽倒角大小； 螺帽扳手大小； 螺杆倒角大小。 由上面的关系式，调用“方程式”命令，规范螺栓尺寸。 （ 1）双击设计树的子项“倒角 1”，图形区将显示螺帽倒角的相关尺寸 （ 2）选择 “工具、方程式”命令，出现“方程式 螺栓”对话框。 （ 3）单击“添加”按钮，弹出“添加方程式”对话框。单击螺帽倒角倒角尺寸 时在编辑中出现尺寸变量“ 角 1”，再双击设计树的子项“拉伸 1”，使图形区出现螺帽的直径尺寸 编辑框中输入“ 2*（ 1。 （ 4）操作螺帽倒角方程式进入“方程式 螺栓“对话 框 。 （ 5）同理，双击“切除拉伸“没在图形区内显示螺帽多边形尺寸 。 （ 6）用菜单调出“方程式 螺栓“对话框，单击”添加“按钮，进行螺帽扳手的方程式建立。 （ 7）同样，这一步的操作我们建立起螺杆的螺纹方程式。 （ 8）同样，建立螺杆的倒角方程式。 （ 9）对螺栓模型以文件名进行存盘。 至此，我们已经对螺栓建立起四个方程式，那么，经过规范后的螺栓尺寸将由且仅有这四个方程式来确定。 当然，为了便于识别螺栓尺寸，我们还应该讲尺寸变量重新命名。 （ 10）通过选择“工具 |选项”命令，激活“系统选项”标签，并选中“显示尺寸 名称”复选框。相应操作最终在图形区域内显示螺栓的尺寸变量和尺寸值。 16 很显然，可选择四个主要尺寸来控制系列螺栓的结构形状，他们是 10、 杆 直径、螺帽厚度和螺杆长度。为了便于观测，我们通过一个隐藏指令。 (11)右击某一个尺寸，在弹出的快捷菜单中选择“隐藏”命令就可以了。 这步操作之后，我们就可以对尺寸变量更名，可以根据我们的需要来对相应的尺寸进行操作 。 下面我们进行系列零件设计表的设计。 （ 12）选择“插入 /系列零件设计表”命令，在图形去形成一个空白表格。 （ 13）在 弹出的对话框中，按住 ，用鼠标依次选择相应的各相关尺寸， 如 表 1： 表 1螺栓的主要尺寸系列 序号 螺栓规格 螺帽径 螺帽厚 螺杆径 螺杆长 1 5 0 25 2 0 2 30 3 0 6 40 4 0 0 50 通过这些操作，系列零件实际上已经建立完毕， 如图 14： 图 14系 列螺栓 我们可以在图形区内做验证。 （ 16）激活“配置”标签。 （ 17）依次双击子项“ 0”、“ 0”、“ 0”。可以发现图形区的螺栓大小规格产生相应的变化。 8 旋阀装配 助零件的设计和装配方案的设计 现在我们看一下已经完成的已有零件，发现缺少两个辅助零件“垫圈”和“填料”。我们可以启动“零件编辑器”，用“拉伸”和“切除”特征，按零件的尺寸买文档就送您 01339828 或 11970985 17 建模，并用文件名来实现存盘。 垫圈零件如 图 15 所示 ： 图 15垫圈 填料图形如图 16： 图 16 填料 此时，我们可以对各个零件开始进行装配设计了。首先我们运用“自下而上”的设计，来根据零件之间的装配位置和配合关系，按顺序一个一个地将零件组装成产品。 在此过程当中，我们首先应该把 最重要的零件作为第一个要插入的零件，它能对其他零件起到定位作用， 所需零件如图 17 所示： 18 图 17 旋阀零件 分析 上图，我们可以发现，旋阀装配体是以阀体为主体，按阀杆、垫圈、填料、压盖、螺栓和手柄的顺序组装的，主要包含两条组装线：阀杆装配线和压盖装配线。现在开始按照 组装顺序，分别对两条装配线作“自上而下”的装配设计。 先按照阀杆装配线开始装配 （ 1）打击工具栏中启动“旋转零部件”命令，拖动阀杆零件成竖直放置 。 （ 2）单击工具栏中的“配合”按钮，同时我们选择阀杆的圆柱面 和 垫圈的圆柱面，配合方式采用“同轴心。 （ 3）同时选择阀杆的圆锥上端面和垫圈底面，配合方式为“重合” 。成 图 18所示： ” 图 18 阀杆和垫圈配合 （ 4）同 理，对填料进行“同心配合”和“重复配合”，完成填料和整体的配合， 如图 19所示 ： 买文档就送您 01339828 或 11970985 19 图 19 填料和整体配合 （ 5） 下面对压盖和整体进行“同心”和“重合”配合。 （ 6）下面我们 把 手柄和整体作配合， 配合如 图 20所示。 盖装配线的设计 （ 1）启动“配合”特征，选择阀杆和阀体的圆锥面，进行同心定位。 （ 2）同时，在进行重合定位，选择阀体圆柱面和手柄圆柱面，进行“重合”配合。如图 21所示 ： 图 20阀体和手柄同心配合 20 图 21 阀体和手柄重合配合 （ 3）插入螺栓零件，并通过按住 生成另外一个螺栓。 （ 4）此 时进行螺栓的装配，首先选择螺栓帽的底面和压盖的上表面进行“ 配 合 然 后在螺栓的圆柱面和压盖螺栓孔面“同心”配合，从而最终完成螺栓的 装配，如 图 22所示。 （ 5）下面我们对系列零件进行操作。打开“系列螺栓”零件，通过激活“配置标签，可以将其拖入“装配体编辑器。 （ 6）至此我们已经完成对转配体的操作。 阀装配动画制作 利用 爆炸视图特征，通过