M200B气瓶的三维造型设计【说明书+SOLIDWORKS】
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毕业答辩,M200B气瓶的三维造型设计,答辩毕业生:石芳,指导老师:黄新燕,2009年5月13日,气瓶是一种盛装各类气体的移动式压力容器，在各行各业的需要日益增长，而且要求也越来越高。三维造型设计是从产品到仿真分析直至制造的一体化设计理念。本课题为M200B气瓶的三维造型设计。,本课题的任务：利用CAD软件完成零件造型、装配及工程图生成。,阀,通气阀,外层瓶身,清洗阀,内层瓶身,外瓶底,内瓶底,瓶底垫,内瓶盖,通气阀部件爆炸图,返回,清洗阀部件爆炸图,返回,VCR接头,VCR接头工程图,M200B气瓶装配工程图,谢谢各位评审老师！,M200B气瓶装配图,返回,各类毕业设计课程定做 Q号是1714879127 该论文含配套的图纸(需购买)1 引言1.1 气瓶的概念及应用气瓶是指在正常环境下(4060)可重复充气使用的，公称工作压0 MPa30MPa(表压)，公称容积为04L1000L的盛装永久气体、液化气体或溶解气体等的移动式压力容器1。按公称压力和公称容积分类具体如下：（1）2000年版的气瓶安全监察规程中，对于盛装永久气体的气瓶 ，公称工作压力是指在基准温度时（一般为20）所盛装气体的限定充装压力；对于盛装液化气体的气瓶，是指温度为60时，瓶内气体压力的上限制。公称工作压力8MPa30MPa为高压气瓶，公称工作压力1.0MPa5MPa为低压气瓶。（2）气瓶的公称工作压力、最高充装压力、水压试验压力等之间的关系：以公称工作压力为15MPa的气瓶为例，水压试验压力是公称工作压力的1.5倍，为22.5MPa，而最高充装压力，是指在基准温度时(一般为20)公称工作压力为15MPa所盛装气体的限定充装压力，也是公称工作压力加上温升（最高为60）压力之和，最高充装压力应是水压试验压力的0.8倍，为18MPa。（3）气瓶安全监察规程中规定:气瓶的公称容积为0.4 L3000L。其中等于、小于12L为小容积；12 L100L为中容积；大于100L为大容积1。1.2 气瓶国内外研究现状目前国内有许多厂家的钢瓶、塑料内胆或铝内胆缠绕气瓶的性能稳定, 工艺成熟, 市场较好纯钢质气瓶是由无缝钢管经热压拉拔后成型, 满足其使用性能和制造工艺要求, 气瓶重量难以降低, 壁厚误差较大, 其重量与容积比一般大于1.25Kg/L。铝内胆或塑料内胆加玻璃纤维“ 茧式” 缠绕的复合材料气瓶价格高, 工艺复杂, 所使用的设备昂贵, 而且用于密封的聚合物材料易于老化并逐渐失去弹性及密封性,从而降低气瓶的使用性能, 其重与容积比一般为0.3 Kg/L0.7Kg/L2。自上世纪后半叶以来,复合材料气瓶在西方国家得到飞快的发展。以CNG气瓶的研制和开发方面为例,美国的Lincol 公司、SCI公司、和Hydospin公司都走在世界前列。改革开放后的中国自然也应当有所作为,国内许多公司企业、科研院以及高等院校也纷纷加入到这个行列中来,经过数年努力,他们都拿出了自己的产品或研究成果3。国际和国外先进气瓶附件标准包含了其先进的技术和管理水平, 也反映了工业发达国家的整体生产力水平。特别是大部分国际和国外先进标准(如ANSI 、UL 、EN、ISO) 是在近期制定和修改的,反映了国际上先进的学技术、管理和整体生产力水平。通过整理、分析和消化, 结合我国的实际情况, 有效地采用国际和国外先进标准, 可以为提高标准的实用性和科学性提供依据, 从而使我国的气瓶附件生产水平大大地迈进一步4。 1.3 本文的设计内容气瓶作为一种移动式压力容器，在社会生产和社会生活中与人有着密切联系，气瓶检验环节在特种设备安全监察管理的设计、制造、安装、使用、检验、修理、改造七个环节中又是一个既重要又特殊的中间环节。由于气瓶安全管理的特殊性，气瓶的面广量大，气瓶检验机构为了满足社会外需和特种设备安全监察工作内需两方面的诉求，实际已经基本形成了市场化趋势。目前，气瓶检验机构只有很少一部分属于专职检验机构（国家特种设备检验机构），大部分均是行业检验机构或隶属于充装单位的社会检验机构。全国约有气瓶检验机构2350多家（其中：无缝气瓶检验单位1075家、乙炔气瓶检验单位274家、液化气瓶检验单位771家、焊接气瓶检验单位230家），是目前承压类和机电类法定特种设备检验机构总数（共1059家）的2.2倍。本文的具体工作如下：（1）气瓶材料采用316L和1Cr18Ni9Ti；(2) 气瓶的内表面粗糙度，机加工应达到1.6m,机械抛光应达到0.1m，最后经电抛光处理；（3）气瓶为双层，外瓶直径52mm，内瓶直径45mm，瓶身总高152mm；（4）利用通用CAD软件完成零件造型、装配及工程图生成；2 气瓶的总体设计本章在对气瓶现有的结构、原理进行详细分析的基础上设计了双层气瓶的整体结构。2.1 气瓶工作原理设计的气瓶装配图如图2.1，装配爆炸图如图2.2。如图2.2所示，气瓶主要由内外层瓶底、瓶身、瓶盖，VCR接头、通气阀、清洗阀、垫片、通气管等零部件组成。图2.1 M200B气瓶结构图工作过程如下：气体通过通气阀控制从一侧通气管进入，通气阀里侧有通孔和垫片，用来控制气体通道的开合。VCR接头控制气体的密封效果，该型号气瓶装载的是有毒的气体，所以密封工作一定要做好。另一侧通气阀和通气管则用来导出气体。中间的清洗阀则是用来清洗气瓶的，清洗液从通道进入，清洗阀起液体通道的开合作用，清洗完之后，液体仍然从这个通道吸出。图2.2 M200B气瓶装配爆炸图2.2 气瓶总体结构方案分析气瓶是一种密封要求比较高的容器，它的各个部件的选择不是凭空想象的，每个部件的确定都有其一定的科学规律，在实际生产中，有些有经验的师傅会根据经验总结出自己的加工方法。虽然不一定形成理论基础，但是那也是长期生产实践的总结，也是科学方法的归纳。下面就详细的介绍下各个部件结构特征。2.2.1 VCR接头的设计阀的结构图如图2.3所示。图2.3 VCR接头结构图VCR接头是一种标准零件，不需要我们进行数据计算或造型设计，而只需查阅相关手册确定其尺寸与装配即可。2.2.2 内层气瓶的设计内层气瓶是双层气瓶的主要容器部件，包括瓶身、瓶盖和瓶底。相互之间通过焊接连接在一起，形成了内层气瓶的装配体。具体设计如下介绍。（1） 瓶盖与大多数瓶颈处相同，我们瓶盖处采用了口细腰宽的造型，方便盛装与封装气体。瓶盖通过焊接与瓶身连接在一起，可以起到密封的效果，因为我们盛装的气体是有毒气体，所以就要求我们必须达到这个效果。瓶盖的结构图如图2.4所示。图2.4 内层气瓶盖结构图（2） 瓶身气瓶的瓶身较为简单，我们目的是盛装气体，所以形状就采用最常用的圆柱形，结构如图2.5所示。图2.5 内层气瓶身结构图（3） 瓶底为了更容易地储存气体，我们将瓶底里侧设计为锥形，外底设计了一个沉孔，与垫片相结合，可以再次达到良好的密封效果。内瓶底结构如图2.6所示。图2.6 内层气瓶底结构图2.2.3 外层气瓶的设计外层气瓶和内层气瓶相似,但是容积比内层气瓶的大,它同样由瓶盖、瓶身和瓶底组成，相互之间同样采用焊接技术相连接。瓶底同样用焊接与瓶身相连接，保证密封要求。 （1） 瓶盖瓶盖设计了相对较厚的造型，再次保证了气瓶的密封效果。盖上有两个直通孔和一个斜通孔，均用来连接通气管，沉孔的作用则是将通气管和瓶盖焊接起来，达到密封效果。斜孔将与螺母连接的通气管焊接起来，将清洗液送人瓶内。瓶盖的设计结构图如图2.7与图2.8。图2.7 外层气瓶盖结构图1图2.8 外层气瓶盖结构图2（2） 瓶身外层气瓶的瓶身与内层瓶身无大差别，同样设计为圆柱形，结构图如图2.9所示。图2.9 外层气瓶身结构图（3） 瓶底外层瓶底要求不高，与瓶身焊接密封好即可，这里我们设计的造型没有特殊之处。结构如图2.10。图2.10 外层气瓶盖结构图2.2.4 通气阀的设计通气阀主要用来控制气体进出的通道开关，我们在螺帽上设计了一个通气孔，通过螺母的扭转和垫片的压合，将空气从通气孔里排出来，从而可以保证螺母拧紧的效果。通气阀的主要作用还是引进或排出气体，所以我们在通气阀上装配了通气管，清洗阀则装配了斜通气管，在造型上更加实用、美观。通气阀与VCR接头连接管直接运用了焊接技术，这样保证了密封效果，通气阀与气瓶盖之间的连接同样运用焊接技术连接。小部件装配体的整体结构造型分通气阀和清洗阀两种，如图2.11和图2.12。图2.11 通气阀结构图图2.12 清洗阀结构图2.2.5 通气管的设计通气管是用来作为气体进出的通道的，要求必须有足够的密封效果，所以我们在通气管与阀连接管之间的接口处采用了焊接技术。为了美观与空间的充足，我们将通气管设计为有一定弯度的管道。通气管的结构图如图2.13所示。图2.13 通气管结构图3 气瓶的三维造型设计随着计算机辅助设计技术的飞速发展与功能的不断完善，为工程技术人员提供的高效方法和手段越来越丰富。尤其是三维CAD/CAM软件的广泛应用与普及，使得现代机械产品设计逐步进入三维设计时代5。三维设计具有形象、直观、精确、快速的特点，在产品开发、结构分析、产品性能的评估、确定和优化物理样机参数过程中起到决定性作用，为新产品研发一次成功，提供了强有力的技术支持6。常用的三维建模软件主要有Solid Works，ProE，UG和CATIA等。3.1 常用三维造型软件SolidWorks 是基于Windows环境的软件。为广大工程技术人员提供的用户界面更友好，运行环境更大众化，各种专业功能更加齐全 。在单一的Windows界面上拥有无缝集成实体造型、有限元分析和优化设计、装配、三维机构运动仿真、运动干涉检查、工艺规程生成、数控加工、三维实体图转化二维工程图、产品数据共享与集成功能等7。 SolidWorks作为三维设计软件中重要一员，以上手快、容易掌握，建模方便、快捷高效等特点，受到众多设计工程师的青睐虽然在曲面设计和动态模拟功能方面有一定的局限性，但在SolidWorks2007中，此功能已经有了重大改进，通过一定的专门的技能培训，SolidWorks更能发挥其在设计中的优势8。由于Solidworks，已广泛运用于企业的产品设计，因此，学生在学习工程制图的同时还可了解工具软件，为以后的工作打下良好的基础9。Pro/E是全方位的面向3D产品开发的集成化软件，自1988年问世以来，凭借着其强大的3D功能，已成为当今最普及的CAD/CAM软件之一。Pro/E软件集零件设计、产品装配、模具设计、NC加工、钣金件设计、铸造件设计、自动测量、机构仿真、应力分析和产品数据库管理等功能于一体，在机械、电子、汽车、航天、模具、工业没计等行业得到了广泛应用10。UG、CATIA端的软件，UG、CATIA航天类用的多（不过国内航空所也用Solid Works),汽车类用做设计的也比较多（奇瑞CATIA 通用UG),另外UG的加工不错，在欧洲用的最多的是POWMILL公司，采用的也是UG加工11。随着AutoCAD产品的不断升级更新，其三维建模功能会越来越强大。要想熟练地运用AutoCAD建立三维模型，提高建模效率，除了综合运用本文介绍的方法和技巧外，还必须努力挖掘AutoCAD新的三维建模功能12。UG主要应用在航空航天、汽车、通用机械、模具、家电等领域。采用基于约束的特征建模和传统的几何建模为一体的复合建模技术。在曲面造型、数控加工方面是强项，但在分析方面较为薄弱。但 UG 提供了分析软件 NASTRAN、ANSYS、PATRAN 接口、机构动力学软件 IDAMS 接口、注塑模分析软件 MOLDFLOW 接口等。UniGraphics提供给公司一个从设计、分析到制造的完全的数字的产品模型13。 Pro/DESIGNIER 是工业设计模块的一个概念设计工具，能够使产品开发人员快速、容易的创建、评价和修改产品的多种设计概念。可以生成高精度的曲面几何模型，并能够直接传送到机械设计和/或原型制造中。Pro/NETWORK ANIMTOR 通过把动画中的帧页分散给网络中的多个处理器来进行渲染，大大的加快了动画的产生过程。从软件的三维造型特点来看，UG 软件属于复合建模，适于复杂的曲面设计；Pro/Engineer 软件采用全参数化造型技术，比较适于零件相对简单，部件结构比较复杂的产品设计14。 Solid Works 软件是世界上第一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统。功能强大、易学易用和技术创新是 Solid Works 的三大特点，使得 Solid Works 成为领先的、主流的三维 CAD 解决方案。Solid Works 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。与其他三维软件相比，Solid Works 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作更加简单方便易用。3.2 气瓶零件的三维造型3.2.1 VCR接头的三维造型 大家可根据各自的喜好利用不同软件建模。本文采用了Solid works建立三维模型。VCR接头是一个标准的装配件，需要先将各个小零件的三维造型设计出来，然后再进行装配。阀头部是运用拉伸、旋转切除成型的，上面的文字与箭头运用了拉伸切除方式造型，侧孔则利用拉伸切除形成。头部以下的零件均运用拉伸方式进行。竖管则利用旋转方式设计。其三维造型图如图3.1表示。图3.1 VCR接头模型图3.2.2 气瓶内层瓶身的模型瓶身三维设计相对简单，首先在一个平面上草绘出瓶身的截面图，然后再进行旋转，就可以生成瓶身的三维模型。内层瓶身模型图如图3.2。图3.2 内层瓶身模型图3.2.3 气瓶内层瓶底模型的建立瓶底的建立同瓶身方法相似。主要还是要画出截面图，然后再通过旋转形成所要模型。草绘截面时需要注意的一点就是瓶底的倒角，倒好角之后再进行旋转，这样成型就简便多了。如图3.3所示。图3.3 内层瓶底模型图3.2.4 内层气瓶上嘴的三维造型内层气瓶的上嘴造型仍然是草绘其截面图形，再旋转成实体。草绘时要注意两个倒角的地方，按照尺寸倒角后，再进行旋转即可之间形成所要图形。造型图如下3.4图。图3.4 气瓶上盖模型图3.2.5 外层气瓶的瓶身三维设计外层气瓶瓶身与内层瓶身的三维设计是没有本质区别的，只需要把数据变换一下，方法仍是先草绘出其截面图形，再进行旋转就可以了。其模型图如图3.5所示。图3.5 外层气瓶瓶身模型图3.2.6 气瓶外盖的造型设计外盖造型相对复杂一些。先同前面一样草绘截面图形，在进行旋转，形成外盖的大致轮廓。然后分别设计出三个不同的通气孔。其中一个通气孔是个斜孔，我们这里运用了切除放样功能，先在上下两个表面分别草绘两个相同的圆，再运用切除放样功能进行切除，便形成了一个斜孔。其余两个孔则先用拉伸功能形成两个通孔，再在之前的通孔上草绘出一个尺寸稍大的圆，再进行拉伸形成沉孔，造型就完成了。如图3.6是外盖的上表面视图，图3.7是下表面造型。图3.6 气瓶外盖上表面模型图 图3.7 气瓶外盖下表面模型图3.2.7 瓶外底的三维造型外层气瓶的瓶底三维造型相对简单，我们同样先草绘出其截面图形，再运用旋转薄壁特征生成外底造型。注意瓶底里侧的倒角，本图采用直接草绘其倒角，再进行旋转薄壁的方法成形，这样相对简单。造型如图3.8。图3.8 气瓶外底三维造型图3.2.8 通气管的三维造型设计通气管是一个曲面造型，这里我们运用了扫描与切除扫描技术进行的设计。首先草绘一个圆截面，再绘出一条通气管形状的曲线，然后运用扫描工具，即可扫描出通气管的外形。因为通气管是空心的，我们需再运用切除扫描来将通气管掏空。两个尺寸的通气管造型分别如图3.9与图3.10。图3.9 气瓶通气管三维造型图图3.10 通气管三维造型图3.2.9 其他零件的设计在与VCR接头之上焊接的通气阀与清洗阀的各零件较为简单，这里就不一一列举了，主要运用的拉伸与切除功能，如图3.11所示。 图3.11 通气阀各零件的三维造型图装配好的整体造型如下3.12图所示。图3.12 通气阀的三维造型图清洗阀装配体与上面的装配体基本相同的，只是尺寸有所改变，插入瓶盖孔内的管运用基准面切除方式切割出一个斜面，与瓶盖上的斜孔相配合。如图3.13所示。 图3.13 清洗阀各零件的三维造型图 装配好的整体造型如图3.14所示。图3.14 清洗阀装配体的三维造型图3.3 气瓶零件的工程图生成3.3.1 气瓶内层中身工程图内层气瓶中身的工程图较为简单，我们给出了正视图和俯视图即可清楚地反应其造型。如图3.15所示。图3.15 内瓶身工程图3.3.2 内层瓶盖工程图由于内层气瓶的瓶盖结构较为复杂，其中有两个倒角，在此分别给出了正视图、俯视图和辅助视图来反应问题。如图3.16所示。图3.16 内瓶盖工程图3.3.3 内层瓶底工程图瓶底的造型也不复杂，这里给出了正视图、俯视图和辅助视图来说明问题。如图3.17所示。图3.17 内瓶底工程图3.3.4 外层气瓶瓶盖工程图外层瓶盖上有沉孔、通孔和斜孔，为了能较好地反应出这些特征，选择了俯视图、前视图和辅助视图。如图3.18。图3.18 外瓶盖工程图3.3.5 外层气瓶瓶身工程图瓶身造型相对简单，只需注意瓶身的一个厚度即可。这里给出了瓶身的正视图和俯视图来反应问题。如图3.19 。 图3.19 外瓶身工程图3.3.6 外层气瓶瓶底工程图气瓶外瓶底造型也不复杂，只要反应出其瓶厚与倒角。这里选择了正视图与俯视图反应问题。如图3.20所示。图3.20 外瓶底工程图3.3.7 气瓶通气管工程图通气管我们设计里有两个，尺寸不相同，但工程图反应方式相似。需要一个截面图和一个正面图来反应通气管的形状尺寸。如图3.21与图3.22，在此分别给出了俯视图和正视图。图3.21 52通气管工程图图3.22 65通气管工程图3.3.8 通气阀上帽工程图上帽是一个拉伸后得出的旋转体，主要构成是不同尺寸的圆柱，所以这个工程图运用了正视图、俯视图以及辅助视图来反应其结构，如图3.23所示。图3.23 通气阀上帽工程图3.3.9 通气阀外帽工程图外帽是一个六边形和一个圆的拉伸实体，有两个直径需要反应，这里选择了正视图、左视图以及俯视图来反应问题。如图3.24所示。图3.24 通气阀外帽工程图3.3.10 通气阀垫片工程图垫片非常简单，只需要反应其直径及厚度即可。这里采用了正视图与俯视图，如图2.25所示。图3.25 通气阀垫片工程图3.3.11 通气阀下帽工程图下帽是矩形与圆的拉伸实体，为了更只管的反应问题，这里采用了正视图、俯视图与辅助视图，如图3.26所示。图3.26 通气阀下帽工程图3.3.12 通气阀接管工程图接管的作用是与上帽相抵，并将气体导入通气管。它的结构也是有不同的圆柱构成的，这里选择了正视图、俯视图以及辅助视图来反应其结构，如图3.27所示。图3.27 通气阀接管工程图3.3.13 清洗阀工程图清洗阀的各零件与上面螺母的基本相同，其工程图这里就不再一一赘述了，各个零件工程图如3.28所示。图3.28 垫片工程图、清洗阀外帽工程图、清洗阀下帽工程图、清洗阀上帽工程图、清洗阀接管工程图4 气瓶的工艺分析和装配4.1 气瓶的装配焊接工艺 所谓焊接结构装配焊接工艺(以下简称装焊工艺) ,就是一个焊接结构的实际生产过程，主要是指组成结构件的零部件装配焊接的先后次序及相应的装配焊接内容，即具体的加工工艺路线。而焊接结构装焊工艺的设计，就是通过对焊接结构的结构和功能的分析，对其整体装焊工艺进行规划，从而保证整体装焊工艺的完整性和有效性的过程15。焊接结构的装焊工艺从内容上是只零部件的装配和焊接，通常不含零部件本身的具体加工。4.1.1 气瓶的结构及技术要求气瓶由前瓶盖、气瓶瓶身和后瓶盖通过两条环焊缝连接为一个整体。所有零件均由棒材或管材制成。其中：前瓶盖和后瓶盖用棒材车削加工而成，气瓶瓶身则用管材通过强力旋压制成。气瓶焊缝按行业标准I级检验,， 焊接接头的强度要求大于基体强度的85%，焊缝两侧的错位量要求不大于0.2mm，瓶身直线度不大于0.3mm，焊缝外部余高不超过0.5mm16。4.1.2 焊接工艺（1）焊接时所采取的工艺流程如下：各零件加工打磨清洗超声波清洗装配定位焊检验圆周焊检验烘干抽真空冲入气体（2）为了避免焊缝热影响区的软化, 焊接时采用了脉冲钨极氩弧焊。该方法电弧能量集中, 线能量输入小, 焊接变形小, 热影响区和软化区相对狭窄,焊接接头的强度一般不会受到太大的影响。4.2 气瓶的装配4.2.1 气瓶的三维装配 气瓶的瓶身分别是由内层、外层装配而成的。瓶身上下又分别跟内外瓶底、瓶盖装配。瓶盖之上插装了两个弯管和一个斜管，弯管再分别与VCR接头装配，接头之上又各装配了一个小装配题。如图4.1。图4.1 气瓶装配图（1） 内层气瓶的装配内层气瓶由瓶盖、瓶身和瓶底装配而成，瓶底又和一个瓶底垫装配起来。瓶盖与瓶身，瓶身与瓶底以及瓶底与瓶垫之间均采用焊接技术通过两条环焊缝连接起来。内层气瓶装配图如图4.2。图4.2 内层气瓶装配图（2） 外层气瓶的装配外层气瓶同样由瓶盖、瓶身和瓶底装配而成，相连接的面也同样运用了焊接技术。如图4.3所示。图4.3 外层气瓶装配图（3） 气瓶与螺母的装配气瓶与螺母的装配也比较简单，两个面重合即可，这里两个面之间的连接方式同样是焊接。装配图如图4.4所示。图4.4 气瓶与螺母的装配图（4） 气瓶与通气管的装配通气管与气瓶瓶盖相连接装配，瓶盖上的两个沉孔分别与通气管焊接装配，便形成了整体装配效果，如图4.5所示。图4.5 气瓶与弯管的装配图（5） 通气管与阀的装配这里的装配主要是运用同心轴装配，连接面同样采用焊接技术。装配图如图4.6所示。图4.6 弯管与阀的装配图（6） 阀与螺母的装配方法与上面的基本相同，运用同心轴装配，连接面采用焊接技术。如图4.7所示。图4.7 阀与螺母的装配图（7） 其他小的装配体另外，气瓶装配中运用到的阀和螺母也分别是两个小的装配体，它们在气瓶的通道开关上起着及其重要的作用。（a） 阀的装配阀是一个标准件，其尺寸与装配均是根据规格要求而定的，这里不需要我们再进行设计。其装配图如图4.8所示。图4.8 阀的装配图（b） 螺母的装配螺母也是一个小装配体，分别有小螺母和大螺母两种，其装配体见图4.9和图4.10所示。图4.9 小螺母装配图图4.10 大螺母装配图4.2.2 气瓶装配工程图生成（1）VCR接头的工程图阀也是一个小装配体，但它是标准件不需要我们再进行设计。阀的工程图我们分别采用了正视图、左视图、俯视图和A向视图来反应其结构。如图4.11所示。图4.11 阀工程图（2）小部件工程图小部件属于装配体，有通气阀和清洗阀两种，结构相似，工程图我们均采用了正视图、俯视图和辅助视图来说明问题。螺母和清洗阀工程图分别如图4.12和图4.13所示。图4.12 通气阀工程图图4.13 清洗阀工程图（3）气瓶工程图气瓶是最终装配而成的整体造型，我们分别正视图和左视图反应气瓶结构，在视图上我们还采用了多个局部剖视图来显示内部结构。如图4.14所示。 图4.14 气瓶工程图结束语计算机辅助设计与制造技术是在科学技术与生产力迅速发展，同时为适应市场的竞争需要，对传统技术与方法进行根本性变革的背景下产生和发展的，其研究与应用越来越受到重视。气瓶是一个标准化产品，气瓶检验技术是一项成熟的、发展空间相对稳定的技术，在一定时期内，气瓶检验工艺和程序完全可以标准化，如对检验步骤、检验项目、检验报告格式等进行统一规范。有了标准化的检验工艺和检验程序，气瓶检验就会得到进一步的规范，检验工作也就可以采用先进工具（如：计算机）进行科学管理。对气瓶进行合理有效的三维造型设计及其虚拟装配，无论对机械装置本身还是对CADCAM技术的研究应用都有着积极意义。本文完成的主要工作有：1. 完成M200B双层气瓶的总体设计。2. 运用SolidWorks完成气瓶中各个零件的三维造型和非标志零件的工程图。3. 在SolidWorks环境下完成气瓶的装配与焊接，并完成气瓶的爆炸视图。基于SolidWorks软件的气瓶三维模型设计，可使工程技术人员更加直观地对产品进行评估，缩短了设计周期，节约了设计资金，提高了设计效率。以SolidWorks软件为主，并结合它的各种插件对气瓶的设计方案，同样适用于其他的工业设备设计，具有工程实用价值。致 谢在这次课题研究过程中，我得到了许多人的帮助，他们的热心，激情，耐心让我感动不已，我从他们身上学到了许多高贵的品质。首先我要感谢我的指导老师黄新燕老师，在做毕业设计中，有一段时间，我的思路很混乱，找不到切入点，不知道该怎么继续下去了。正当我心灰意冷的时候，黄老师鼓励了我，并耐心的给我分析课题，讲解研究方法，做出专业性的指导。终于帮助我顺利的完成了毕业设计。黄老师的兢兢业业的工作态度，一丝不苟的治学精神，温文尔雅的教育方法给我留下了难以磨灭的印象，也使我受益匪浅。我要由衷的对黄老师说一声“谢谢您，黄老师！”然后我还要感谢和我一起作毕业设计的任蕾蕾和许巧兵同学，他们在本次设计中课题和我相似，我们一起勤奋工作，克服了许多困难来完成此次毕业设计。还有许多同学在毕业设计过程中给我提供了许多资料、建议和帮助，使我在大学最后的日子里深深体会到了同窗之情。在这里也表示对他们的感谢。最后感谢评审老师能够在百忙中审查我们的论文，对我们的论文提出指导性建议。祝你们工作顺利，心想事成！参 考 文 献1 陈允中.压力容器设计手册M北京：中国石化出版社，20062 张永清，吉毅松，梁永生，王占英，张永卫焊接金属内胆环向缠绕气瓶的发展概况和性能实验研究J河北建筑工程学院报, 2004, 22(4):1051073 张洁国内复合材料气瓶发展及气瓶标准概况J纤维复合材料，2007，38（3）：38394 孙黎，汤晓英，毛冲霓. 浅论我国气瓶附件标准体系和技术要求的完善J.阀门，2007，2：93.5 赵韩，吴振华，陈兴玉，宋小波. 基于设计计算的齿轮三维设计系统的研究J. 机械传动，2008，32（1）：4750. 6 黄曦，王人鹏，罗永峰. 基于二维工程图的大型复杂结构体系三维实体建模方法J.结构工程师，2008，1：2631. 7 鲁士军.solid Works/cosmos Works对称约束在有限元分析中的应用实例.J. Solid Works设计、验证、仿真一体化专区通讯, 2008, 7：4245.8 刘演龙. Solid Works在异形零件建模中的应用J四川兵工学报，2008，29（3）：5054. 9 高晓晋,李梅,杨清荣. 利用Solid works系列零件功能建立教学模型J.昆明冶金高等专科学校学报，2007，3：7678.10 柯晓华，陈冰冰，安磊，曾勇涛. 基于Pro/E的模具CAD/CAMJ. 上海工程技术大学学报，2008，22（2）：8185.11 李翔. solid works和Pro-E软件的区别J. CAD/CAM与制造业信息化, 2004,10：7176.12 徐琳. 基于AutoCAD的三维实体建模探讨J. CAD/CAM与制造业信息化, 2008,81:9495.13 赵华,刘德仿,周临震. UG在我国的研究、应用现状及进展J.现代情报，2008，28（10）：137141.14 黄晓峰. Pro/ENGINEER在机械专业教学中的应用与实践J. 考试周刊，2008，101（21）：9799.15 白二平，朱志明，陈丙森，袁崇福，张崇轲. 计算机辅助装配焊接工艺设计J. 焊接，2001，6：2225.16 樊兆宝.某型号压力气瓶的焊接工艺J.航空精密制造技术，2008，44（1）：4648.毕业设计课程定做 Q*Q=1714879127南京理工大学泰州科技学院学生毕业设计（论文）中期检查表学生姓名石 芳学 号05010204指导教师黄新燕选题情况课题名称M200B气瓶的三维造型设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定：良好所在专业意见：该学生学习态度认真，能积极主动地完成布置的任务，达到所要求的工作进度。 负责人： 年 月 日南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)前期工作材料学生姓名:石芳学 号：05010204系部:机械工程专 业:机械工程及自动化设计(论文)题目:M200B气瓶的三维造型设计指导教师:黄新燕副教授 材 料 目 录序号名 称数量备 注1毕业设计(论文)选题、审题表12毕业设计(论文)任务书13毕业设计(论文)开题报告含文献综述14毕业设计(论文)外文资料翻译含原文15毕业设计（论文）中期检查表12009年5月南京理工大学泰州科技学院本科生毕业设计（论文）选题、审题表系部机械工程系指导教师姓 名黄新燕专业技术职 务副教授课题名称M200B气瓶的三维造型设计适用专业机械工程及自动化课题性质ABCDE课题来源ABCD课题预计工作量大小大适中小课题预计难易程度难适中易课题简介在现代化的制造企业中都普遍采用计算机辅助设计软件来进行产品的设计工作。因此，对于机械工程专业的学生，如果能很好地掌握一种CAD工具进行相关的设计工作，将有助于学生在今后的工作岗位上更快地投入工作中。本课题以一个实际的产品M200A气瓶为研究对象，达到培养学生运用通用的三维设计软件完成产品的整个设计工作的能力。课题应完成的任务和对学生的要求本课题需完场的任务包括：l 所有零件的三维造型l 零、部件及最终产品的装配l 非标零件工程图以及产品装配图为了较好地完成以上任务，要求学生已掌握一种CAD设计软件，在毕业设计中能积极、认真地和老师配合，按照老师的要求完成任务。所在专业审定意见： 专业负责人(签名)： 年 月 日本课题由 石 芳 同学选定，学号： 05010204 注：1该表由指导教师填写，经所在专业负责人签名后生效，作为该专业学生毕业设计（论文）选题使用；2有关内容的填写见背面的填表说明，并在表中相应栏内打“”； 3课题一旦被学生选定，此表须放在学生“毕业设计（论文）资料袋”中存档。填 表 说 明1该表的填写只针对1名学生做毕业设计（论文）时选择使用，如同一课题由2名及2名以上同学选择，应在申报课题的名称上加以区别（加副标题），并且在“设计（论文）要求”一栏中说明。2“课题性质”一栏：A产品设计；B工程技术研究；C软件开发；D研究论文或调研报告；E其它。3“课题来源”一栏：A自然（社会）科学基金与省（部）、市级以上科研课题；B企、事业单位委托课题；C校、院（系）级基金课题；D自拟课题。4“课题简介”一栏：主要指该课题的背景介绍、理论意义或实用价值。 南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：石芳学 号：05010204专 业：机械工程及自动化设计(论文)题目：M200B气瓶的三维造型设计指 导 教 师:黄新燕 张乐莹 2009年 3月 22日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述” ）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要 本文简述了气瓶的分类、发展、优化设计及储存与管理，优化后的气瓶性能有较大提高，并且简单介绍了国内外气瓶的现状与发展，以及我们存在的一些问题。它山之石，可以攻玉，希望对我国气瓶的发展有所帮助。同时还介绍了几种主要三维设计软件的特点及区别，突出Solid Works的优点及实用性。关键词 分类 发展 三维设计 Solid Works1 气瓶的分类气瓶是指在正常环境下(4060)可重复充气使用的，公称工作压力为0 MPa30MPa(表压)，公称容积为04L1000L的盛装永久气体、液化气体或溶解气体等的移动式压力容器1。11 按公称压力和公称容积分类（1）2000年版的气瓶安全监察规程中，对于盛装永久气体的气瓶 ，公称工作压力是指在基准温度时（一般为20）所盛装气体的限定充装压力；对于盛装液化气体的气瓶，是指温度为60时，瓶内气体压力的上限制。公称工作压力8MPa30MPa为高压气瓶，公称工作压力1.0MPa5MPa为低压气瓶。（2）气瓶的公称工作压力、最高充装压力、水压试验压力等之间的关系：以公称工作压力为15MPa的气瓶为例，水压试验压力是公称工作压力的1.5倍，为22.5MPa，而最高充装压力，是指在基准温度时(一般为20)公称工作压力为15MPa所盛装气体的限定充装压力，也是公称工作压力加上温升（最高为60）压力之和，最高充装压力应是水压试验压力的0.8倍，为18MPa。（3）气瓶安全监察规程中规定:气瓶的公称容积为0.4L3000L。其中等于、小于12L为小容积；12 L100L为中容积；大于100L为大容积1。直观表示方法如图1所示。水压试验压力（22.5MPa）最高充装压力（18MPa）1.5倍公称工作压力温升压力0.8倍水压试验压力公称工作压力（15MPa）图11.2 按充装介质分类有永久气体气瓶、液化气体气瓶、溶解乙炔气瓶。1.3 按气瓶材质和使用分类分为钢制无缝气瓶、钢制焊接气瓶、液化石油气钢瓶、溶解乙炔气瓶、纤维缠绕气瓶2。2 国内外气瓶的发展目前国内有许多厂家的钢瓶、塑料内胆或铝内胆缠绕气瓶的性能称定, 工艺成熟, 市场较好纯钢质气瓶是由无缝钢管经热压拉拔后成型, 满足其使用性能和制造工艺要求, 气瓶重量难以降低, 壁厚误差较大, 其重量与容积比一般大于1.25Kg/L。而铝内胆或塑料内胆加玻璃纤维“ 茧式” 缠绕的复合材料气瓶, 该类气瓶价格高,工艺复杂, 所使用的设备昂贵, 而且用于密封的聚合物材料易于老化并逐渐失去弹性及密封性，从而降低气瓶的使用性能, 其重与容积比一般为0.3 Kg/L0.7Kg/L3。自上世纪后半叶以来,复合材料气瓶在西方国家得到飞快的发展。以CNG气瓶的研制和开发方面为例,美国的Lincol 公司、SCI公司、和Hydospin公司都走在世界前列。改革开放后的中国自然也应当有所作为,国内许多公司企业、科研院所以及高等院校也纷纷加入到这个行列中来,经过数年努力,他们都拿出了自己的产品或研究成果4。国际和国外先进气瓶附件标准包含了其先进的技术和管理水平, 也反映了工业发达国家的整体生产力水平。特别是大部分国际和国外先进标准(如ANSI 、UL 、EN、ISO) 是在近期制定和修改的,反映了国际上先进的学技术、管理和整体生产力水平。通过整理、分析和消化, 结合我国的实际情况, 有效地采用国际和国外先进标准, 可以为提高标准的实用性和科学性提供依据, 从而使我国的气瓶附件生产水平大大地迈进一步5。3 三维设计随着计算机辅助设计技术的飞速发展与功能的不断完善，为工程技术人员提供的高效方法和手段越来越丰富。尤其是三维CAD/CAM软件的广泛应用与普及，使得现代机械产品设计逐步进入三维设计时代6。三维设计具有形象、直观、精确、快速的特点，在产品开发、结构分析、产品性能的评估、确定和优化物理样机参数过程中起到决定性作用，为新产品研发一次成功，提供了强有力的技术支持7。常用的三维建模软件主要有Solid Works，ProE，UG和CATIA等。3.1 solid works Solid Works 是基于Windows环境的软件。为广大工程技术人员提供的用户界面更友好，运行环境更大众化，各种专业功能更加齐全 。在单一的Windows界面上有无缝集成实体造型、有限元分析和优化设计、装配、三维机构运动仿真、运动干涉检查、工艺规程生成、数控加工、三维实体图转化二维工程图、产品数据共享与集成功能等8。 Solid Works作为三维设计软件中重要一员，以上手快、容易掌握，建模方便、快捷高效等特点，受到众多设计工程师的青睐虽然在曲面设计和动态模拟功能方面有一定的局限，但在SolidWorks2007中，此功能已经有了重大改进，通过一定的专门的技能培训，Solid Works更能发挥其在设计中的优势9。由于Solid works，已广泛运用于企业的产品设计，因此，学生在学习工程制图的同时还可了解工具软件，为以后的工作打下良好的基础10。3.2 Pro/EngineerPro/E是全方位的面向3D产品开发的集成化软件，自1988年问世以来，凭借着其强大的3D功能，已成为当今最普及的CAD/CAM软件之一。Pro/E软件集零件设计、产品装配、模具设计、NC加工、钣金件设计、铸造件设计、自动测量、机构仿真、应力分析和产品数据库管理等功能于一体，在机械、电子、汽车、航天、模具、工业没计等行业得到了广泛应用11。3.3其他三维建模软件UG、CATIA端的软件，UG、CATIA航天类用的多（不过国内航空五所也用Solid Works),汽车类用做设计的也比较多（奇瑞CATIA 通用UG),另外UG的加工不错，在欧洲用的最多的是POWMILL公司采用的也是UG加工12。随着AutoCAD产品的不断升级更新，其三维建模功能会越来越强大。要想熟练地运用AutoCAD建立三维模型，提高建模效率，除了综合运用本文介绍的方法和技巧外，还必须努力挖掘AutoCAD新的三维建模功能13。3.4主要软件对比UG主要应用在航空航天、汽车、通用机械、模具、家电等领域。采用基于约束的特征建模和传统的几何建模为一体的复合建模技术。在曲面造型、数控加工方面是强项，但在分析方面较为薄弱。但 UG 提供了分析软件 NASTRAN、ANSYS、PATRAN 接口；机构动力学软件 IDAMS 接口；注塑模分析软件 MOLDFLOW 接口等。UniGraphics提供给公司一个从设计、分析到制造的完全的数字的产品模型14。 Pro/DESIGNIER 是工业设计模块的一个概念设计工具，能够使产品开发人员快速、容易的创建、评价和修改产品的多种设计概念。可以生成高精度的曲面几何模型，并能够直接传送到机械设计和/或原型制 造中。Pro/NETWORK ANIMTOR 通过把动画中的帧页分散给网络中的多个处理器来进行渲染
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