机械产品三维模型设计（高级） 课件 模块三：机械产品数字模型工程图设计

模块三机械产品数字模型工程图设计DigitalModel&EngineeringDrawingDesignofMechanicalProducts节流阀装配工程图设计ThrottleValveAssemblyDrawingDesign核心知识点CoreKnowledge●几何模型合理简化

识别并移除微小特征，清理几何缺陷，创建高效分析模型。●装配体材料设定

掌握各向同性/异性材料参数定义，确保物理真实性。●复杂边界条件确定

精准模拟位移约束与载荷工况，还原真实受力环境。关键技能点KeySkills●复杂形状简化技巧

利用修复工具处理自由边/重叠面，优化模型拓扑结构。●约束位置自定义

通过局部坐标系与远程点功能，实现任意位置精确约束。●复杂载荷加载

定义时变载荷曲线，掌握耦合与远程加载的工程应用。综合素养目标QualityObjectives●系统化工程思维

建立“问题-建模-求解-评估”的完整有限元分析逻辑闭环。●软件综合应用

灵活组合建模与分析工具，制定高效可靠的仿真方案。●独立思考与创新

批判性评估仿真结果，探索创新建模思路与优化方法。3.1节流阀装配工程图设计3.1节流阀装配工程图设计图3-1节流阀3.1.1课前预习01.装配图的作用与内容核心作用表达产品连接关系、工作原理及传动路线设计零件图、指导装配、调试、安装与维修的依据完整内容构成一组图形：表达结构与装配关系必要尺寸：性能、装配、安装及总体尺寸技术要求：装配、检验、使用规范管理信息：标题栏、明细栏及零件序号02.装配图的表达方法视图特点多零件交叉、遮挡，投影重叠，结构复杂常采用剖视图来清晰展示内部工作原理与装配关系基本与特殊画法通用性：适用零件图的各种表达方法（视图、剖视等）特殊性：包含装配图特有的规定画法（如接触面处理）灵活性：常用拆卸画法、假想画法表达内部或运动关系关键提示：装配图是机械工程中的“桥梁”，连接设计与制造。掌握其内容要素与表达规范，是进行工程交流的基础。3.1.1课前预习一、规定画法1.相邻两零件的画法接触面和配合面只画一条轮廓线；非接触面即使间隙再小，也要画出两条线。2.相邻两零件剖面线相邻零件剖面线应明显区别（方向或间隔）；同一零件在不同视图中剖面线方向和间隔应一致。3.螺纹紧固件及实心件当剖切平面通过其轴线或基本对称面时，按未剖绘制，以表达其外形。二、特殊画法1.拆卸画法：假想拆去遮挡零件或沿结合面剖切，表达内部或后方结构，可标注拆去件。2.假想画法：用细双点画线画出运动零件的极限位置或与相邻零部件的相互关系。3.简化画法：省略工艺圆角；标准件或相同零件组可只画一组，其余标中心位置。4.夸大画法：对于薄、细、小间隙及斜度，可适当加大画出；细薄断面可用涂黑代替。核心要点：掌握规定画法是绘图基础，灵活运用特殊画法可使装配图表达更清晰、简洁。注意区分相邻零件的轮廓线与剖面线是避免绘图错误的关键。3.1.1课前预习尺寸标注：五类核心尺寸性能/规格：表达装配体性能，设计主要依据装配尺寸：配合尺寸及零件相对位置关系安装尺寸：机器或部件安装固定所需尺寸总体尺寸：总长、总宽、总高，反映体积规模其他重要：重要设计尺寸、运动极限尺寸等技术要求：规范与标准装配与检验：装配方法、调试要求及检验规则性能指标：对产品功能、精度、寿命的要求使用与运输：安装注意事项、运输防护要求通常注写在明细栏上方或图样左下方空白处编号与明细：生产管理基础序号编排：统一编号，相同零件同号；沿顺/逆时针方向整齐排列在视图外，指引线指向零件明细栏：位于标题栏上方；自下而上填写；包含图号、名称、材料、数量等信息配合关系：精度保障核心目的：保证产品的工作精度、密封性及运动性能标注内容：明确标注有配合要求的尺寸，如连接定位尺寸、轴线/基面距离等，确保装配互换性3.1.1课前预习配合的选择方法有类比法、计算法和实验法3种。一般以类比法居多。（１）确定配合的大致类别。根据配合部位的功能要求，确定配合的类别。（２）根据配合部位具体的功能要求，通过查表，比照配合的应用实例，参考各种配合的性能特征，选择较合适的配合。即确定非基准件的基本偏差代号。间隙配合主要应用的场合：孔轴之间有相对运动和需要拆卸的无相对运动的配合部位。基孔制的间隙配合，轴的基本偏差代号为：a～h；基轴制的间隙配合，孔的基本偏差代号为A～H。当孔为最大极限尺寸而轴为最小极限尺寸时，装配后的孔、轴为最松的配合状态，称为最大间隙Xmax；当孔为最小极限尺寸而轴为最大极限尺寸时，装配后的孔、轴为最紧的配合状态，称为最小间隙Xmin。如图3-2所示。图3-2间隙配合过盈配合主要应用的场合：孔与轴之间需要传递扭矩的静联接(即无相对运动>的配合部位。基孔制的过盈配合，轴的基本偏差代号为：(n、p)r～zc；基轴制的过盈配合，孔的基本偏差代号为(N)P～ZC。3.1.1课前预习在过盈配合中，孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的差值为最小过盈Ymin，是孔、轴配合的最松状态；孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的差值为最大过盈Ymax，是孔、轴配合的最紧状态，如图3-3所示。图3-3过盈配合过渡配合主要应用的场合：孔与轴之间有定心要求，而且需要拆卸的静联接(即无相对运动>的配合部位。基孔制的过渡配合，轴的基本偏差代号为：js～m(n、p)；基轴制的过渡配合，孔的基本偏差代号为JS～M(N)。3.1.1课前预习孔的公差带与轴的公差带交叠，孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的差值为最大间隙Xmax，是孔、轴配合的最松状态；孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的差值为最大过盈Ymax，是孔、轴配合的最紧状态，如图3-4所示。图3-4过渡配合三种配合类别的区别（1）间隙配合a．孔的实际尺寸永远大于或等于轴的实际尺寸b．孔的公差带在轴的公差带的上方c．允许孔轴配合后能产生相对运动（2）过盈配合a．孔的实际尺寸永远小于或等于轴的实际尺寸b．孔的公差带在轴的公差带的下方c．允许孔轴配合后使零件位置固定或传递载荷（3）过渡配合a．孔的实际尺寸可能大于或小于轴的实际尺寸b．孔的公差带与轴的公差带相互交叠c．孔轴配合时，可能存在间隙，也可能存在过盈。同时，可以通过表3-1、3-2初步判断零件的配合关系。3.1.1课前预习表3-1基轴制优先、常用配合表3-2基孔制优先、常用配合3.1.2课堂任务实施预习效果检查（1）完成下列填空题1）装配图的内容包括一组视图、

、

、零件序号和明细栏、标题栏。2）装配图的尺寸包括

、

、装配尺寸、外形尺寸、其他重要尺寸。3）装配图的特殊表达方法有拆卸画法、

、

、假想画法。4）装配图一般画成

视图。（2）判断题1）装配图中同一个零件在不同视图中的剖面线间距可以不一致。2）零件序号的字号应比尺寸数字大一号或者两号。3）当剖切面沿着垂直杆件轴线方向剖切时，杆件按未剖绘制。4）装配图的尺寸标注和零件图一样。3.1.2课堂任务实施2.节流阀装配图绘制过程分析（1）节流阀工作原理装配图的作用是反映机器（或部件）的工作原理、各零件之间的装配关系、传动路线和主要零件的结构形状。因此，在确定节流阀的视图表达方案之前，首先要了解该节流阀的功用、工作原理，清楚其传动路线和装配关系。节流阀是通过改变通流截面以控制流体流量的阀门。当压差一定时，开口大小影响着流量的变化。如图3-5所示是节流阀的装配示意图，其工作原理是：转动手柄，齿轮轴旋转，齿轮齿条啮合传动，使滑动齿条作轴向移动，带动阀芯上下移动，从而调节流阀的通流截面积，使流经节流阀的流量发生变化。图3-5所示节流阀数字化装配示意图3.1.2课堂任务实施（2）节流阀视图表达方案分析该节流阀的表达采用三个视图，主视图做局部剖视表达节流阀传动机构的传动路线、相关零件间的配合关系、阀体进出口法兰的形状及其端面螺栓连接孔的分布情况。左视图采用全剖视图表达节流阀的工作原理、主要零件阀体的结构；在滑动齿条和阀芯配合处采用局部剖视表达内外阀瓣、滑动齿条的结构及其配合关系。俯视图主要表达节流阀外部结构形状、阀盖和阀体螺栓连接分布等情况及阀体的结构形状。（3）节流阀装配图绘制流程根据节流阀的功能、工作原理分析零件间的装配关系，利用中望三维软件、二维软件软件协同工作。借助三维软件，以规范的表达方式，生成正确、合理的节流阀工程图，导入二维软件进行修改、完善工程图，根据国家标准机械制图的要求，正确、合理标注装配图的必要尺寸，编制节流阀的技术要求，编制零件序号，填写明细栏、标题栏。最后，利用二维软件的打印工具，虚拟打印出PDF格式的符合国家标准要求的节流阀装配图。3.1.2课堂任务实施（4）装配图绘制过程分析表参考（1）的分析，完善装配图绘制过程分析，填写表3-1。序号项目装配图绘制1节流阀装配图绘制的难点在哪里？

2节流阀用哪些视图表达？

3节流阀装配图绘制过程是什么？

4三维软导出的工程图为什么要导入二维软件？

5教师评价思政点：同一装配体装配图的绘制方法和过程不是唯一的。在多种软件环境下，充分利用软件各自的优势，协同工作，能够更为方便、高效地完成工作任务。但是无论采用何种方法绘制装配图，都必须遵循国家标准的相关规定，达到让人读懂的目的。通过绘制节流阀装配图，不仅培养学生合理利用多种软件高效工作的能力，还能培养理论应用实践、发现问题、解决问题的能力，培养严谨细致、团队协作、善于创新的精神。表3-1装配图绘制过程分析—学生3.1.2课堂任务实施3.节流阀装配图绘制实施过程（1）3D软件生成装配视图1）进入工程图环境进入工程图环境有三种方式：①打开中望3D软件，点击“新建”，出现如图3-6新建文件对话框，类型选择“工程图”，模板选择“默认”，唯一名称“节流阀装配图”，点击“确认”进入工程图环境。②在中望3D中打开节流阀装配模型

，在DA工具栏中选择“2D工程图”，出现选择模板对话框，选择“默认”，点击“确认”进入工程图环境。③在中望3D中打开节流阀装配模型

，在绘图界面内点击鼠标右键，在快捷菜单中选择“2D工程图”，出现选择模板对话框，选择“默认”，点击“确认”进入工程图环境。图3-6新建文件对话框3.1.2课堂任务实施（2）生成装配视图①俯视图：分析节流阀，确定主视图投影方向，单击菜单栏“布局”下的“标准”

工具，在如图3-7所示标准对话框，选择文件节流阀，“视图”选主视图，关闭显示消隐线按钮

，不显示虚线，移动鼠标在合适位置单击左键，生成主视图，由主视图向下移动鼠标，投影出俯视图。图3-7标准对话框及俯视图注：如投影方向相反，勾选“反转箭头”。3.1.2课堂任务实施②局部剖主视图：单击菜单栏“布局”下的“局部剖”

工具，弹出局部剖对话框，选择多段线边界，“基准视图”选步骤①中生成的主视图，“边界”选择如图3-8所示的剖切范围，“深度点”选择俯视图中齿轮轴的轴线，单击“确定”按钮

，生成局部剖视的主视图。图3-8局部剖对话框及主视图3.1.2课堂任务实施③左视图（全剖视图）：单击菜单栏“布局”下的“全剖视图”工具，弹出如图3-9全剖视图对话框，“基准视图”选步骤②中生成的主视图，“点”分别单击主视图中标红1，2点，取消勾选“组件剖切状态来源于零件”，“位置”移动鼠标，在主视图右侧合适位置单击鼠标左键，生成B-B全剖视图（左视图）。图3-9全剖视图对话框及左视图3.1.2课堂任务实施3）编辑图线：双击俯视图，弹出图3-10视图属性对话框，单击“线条”，分别单击消隐、切线、消隐切线，“线型”设置为“忽略”，点击确认完成图线设置。单击DA工具栏中的格式刷

，弹出格式刷对话框，“原实体”选择已设置好的俯视图，“目标实体”选主视图和B-B视图（左视图），单击“确定”按钮

，完成设置图线。至此，完成如图3-11所示节流阀的装配视图。图3-10视图属性对话框图3-11节流阀装配视图3.1.2课堂任务实施4）输出DWG格式文件单击“文件”，在下拉菜单中选择“输出”，弹出如图3-12选择输出文件对话框,“保存在”选择文件保存位置，“文件名”输入节流阀装配图，“保存类型”在下拉菜单选择DWG/DXFFile（*.dwg;*.dxf）,单击“保存”，弹出DWG/DXF文件生成对话框，默认设置，单击确认按钮，即可完成节流阀装配视图的输出。图3-12选择输出文件对话框3.1.2课堂任务实施（2）2D软件完善节流阀装配图1）完善装配视图①删除重线用2D软件打开3D软件输出的节流阀装配图，全选视图中的图线（ALt+A），单击菜单栏“扩展工具”，选择“编辑工具”下拉菜单中的“删除重线”，即可删除视图中重复图线。②调出图幅单击菜单栏“机械”，选择“图纸”中的“图幅设置”（或命令行输入快捷键TF，空格），弹出如图3-13图幅设置对话框。如图设置参数，单击确认，选择合适位置放置图幅即可。

图3-13图幅设置对话框3.1.2课堂任务实施③设置图层在②调出图幅之后，2D软件会自动调出已经设置好的图层，只需根据国家标准，设置线宽。单击图层管理器

工具，弹出如图3-14图层管理器对话框，修改图层“线宽”，轮廓实线层0.5mm，其他图层0.25mm。图3-14图层管理器对话框3.1.2课堂任务实施④图线分层将装配视图中的轮廓实线划分到轮廓实线层，设置颜色、线型、线宽随层；将所有细线先全部划分到中心线层，设置颜色、线型、线宽随层，再把细线分别划分到各自的图层。首先，单击菜单栏“工具”，选择“快速选择”（或命令行输入QSE,空格），弹出快速如图3-15快速选择对话框，“特性”选线宽，“值”选0.25mm，完成设置单击确定按钮，选中视图中所有的轮廓实线。按照如图3-16所示进行设置，图层控制选1轮廓实线层，颜色、线型、线宽一律选随层，即可完成轮廓实线的分层。按空格重复“快速选择”命令，“特性”选线宽，“值”选0.18mm，单击确定按钮，选中视图中所有的细线（除剖面线）。图层控制选3中心线层，颜色、线型、线宽一律选随层，即可完成中心线的分层。通过鼠标点选其他细线（螺纹线、波浪线、剖面线等）放置各自图层。图3-15快速选择对话框注：同一视图中，不同零件剖面线不一致；同一零件，不同视同中剖面线应一致。3.1.2课堂任务实施⑤调整视图布局，修整视图细节根据国家标准，主视图中齿轮轴、右端垫圈和螺母按不剖绘制。主视图中齿轮齿条按照国家标准的规定画法绘制，并在滑动齿条与阀芯配合处添加局部剖视，以表达滑动齿条、内外阀瓣、弹簧的位置、结构及其配合关系。删除多余图线，补齐中心线及其他图线。调整视图布局，补画视图剖切符号及标注。完成如图3-17所示节流阀装配视图。图3-17完善后的节流阀装配视图3.1.2课堂任务实施（2）标注节流阀装配图尺寸单击菜单栏“机械”下拉菜单“尺寸标注”中的“智能标注”（或命令行输入快捷指令D，空格），按照命令行提示，标注节流阀装配图尺寸。双击尺寸，弹出如图3-18增强尺寸标注对话框，在此窗口可以添加符号、配合代号、尺寸公差、修改标注样式等。图3-18增强尺寸标注对话框3.1.2课堂任务实施①标注总体尺寸：标注总高260，宽196。由于节流阀长度方向，左端为回转体，总长不能直接标注，而应标注173、32、R60共同决定。②标注装配尺寸：由于节流阀是靠手动转动手柄，通过齿轮齿条传动带动阀芯上下运动，调节流体流量的大小，综合考虑产品精度及成本因素，尺寸公差等级选用中等精度8级和7级。节流阀中配合尺寸共有5个。节流阀中齿轮轴是靠阀盖轴孔和上封盖轴孔支撑，当节流阀工作时，支撑轴段和相配合轴孔间存在相对运动，因此两配合部位应为间隙配合。但为了保证节流阀工作时，齿轮轴和滑动齿条之间能够平稳啮合传动，齿轮轴的配合轴段间隙不能太大。根据国家标准中轴孔优先、常用配合GB/T1801-2009，齿轮轴两支撑轴段与阀盖轴孔和上封盖配合处配合尺寸选用φ18H8/f7。其次，阀盖与阀体用螺栓连接，不能精确定位，齿轮轴的定位是靠上封盖止口与阀盖的配合，又考虑到节流阀的密封性，所以上封盖与阀盖的配合尺寸选用φ42H8/h7。填料压盖压紧填料起到密封作用，防止节流阀内的润滑油外漏，并且填料压盖与上端盖之间没有相对运动，因此配合尺寸选用φ18H8/g7。另外，内外阀瓣在弹簧力的作用下存在相对运动，同时考虑到节流阀的密封性，内外阀瓣配合尺寸选用φ26H8/f7。节流阀中主要零件相对位置尺寸共有2个。齿轮轴与滑动齿条轴线间相对位置尺寸19.5，齿轮轴与进出口轴线间相对位置尺寸112。③标注规格尺寸：节流阀流体进出口口径φ28。④标注安装尺寸：节流阀的安装尺寸φ115，φ90，4XM12。3.1.2课堂任务实施3）编排零件序号，填写明细栏、标题栏本例节流阀共包含23种零件，单击菜单栏“机械”下拉菜单中的“序号/明细表”，选“标注序号”（或在命令行输入快捷指令XH），弹出如图3-19引