M200B氣瓶的三維造型設計【說明書+SOLIDWORKS】
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南京理工大學泰州科技學院
畢業(yè)設計說明書(論文)
作 者:
石芳
學 號:
05010204
系 部:
機械工程系
專 業(yè):
機械工程及自動化
題 目:
M200B氣瓶的三維造型設計
副教授
黃新燕
指導者:
評閱者:
2009 年 5 月
畢業(yè)設計說明書(論文)中文摘要
氣瓶在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛,作為一種移動式壓力容器,氣瓶在社會生產(chǎn)和社會生活中與人有著密切聯(lián)系。氣瓶技術(shù)已成為世界各國研究的熱點。國內(nèi)對氣瓶的設計還存在機理研究不深入、設計流程不規(guī)范等問題。針對該領域開展研究具有重要的理論意義與實用價值。本文在對氣瓶現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)、原理詳細分析的基礎上,設計了雙層氣瓶的整體結(jié)構(gòu),建立了實體模型,同時參考國內(nèi)外文獻,總結(jié)、制定了氣瓶的設計流程,對氣瓶的規(guī)范化設計提供了指導。
關鍵詞 氣瓶 三維設計 結(jié)構(gòu)
畢業(yè)設計說明書(論文)外文摘要
Title Three-dimensional Design of M200B Gas Cylinders
Abstract
In the modern industrial society, gas cylinders are widely used as a mobile pressure vessel, they also have close relationship with people in the social production and social life. Cylinder technology has become the research hot spots around the world. There still exist many problems in the design of the gas cylinder domestically, such as less study on its mechanism, less standardization on design process and so on. It will have a great theoretical and practical value to do research in the field. In this paper, the existing structure of the gas cylinder is study, and the overall structure of a double-cylinder is designed by taking into account domestic and foreign literature. The solid model of the product is completed. It will be useful for the design standardization of the gas cylinder.
Keywords Gas cylinders 3D Design Structure
畢業(yè)論文材料清單
前期資料封面
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2. 畢業(yè)設計(論文)任務書(教師)
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4. 畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯〔含原文〕
5. 畢業(yè)設計(論文)中期檢查表(教師)
6. 畢業(yè)設計說明書(論文)封面、中外文摘要
7. 畢業(yè)設計說明書(論文),包括目錄
8. 畢業(yè)設計(論文)評語(教師)
9. 畢業(yè)設計(論文)工作日志
目 錄
1 引言 1
1.1 氣瓶的概念及應用 1
1.2氣瓶國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.3 本文的設計內(nèi)容 2
2 氣瓶的總體設計 3
2.1 氣瓶工作原理 3
2.2 氣瓶總理結(jié)構(gòu)方案分析 4
3 氣瓶的三維造型設計 10
3.1 常用三維造型軟件 10
3.2 氣瓶零件的三維造型 11
3.3 氣瓶零件的工程圖生成 19
4 氣瓶的工藝分析和裝配 27
4.1 氣瓶的裝配焊接工藝 27
4.2 氣瓶的裝配 27
結(jié)束語 35
致 謝 36
參 考 文 獻 37
畢業(yè)答辯畢業(yè)答辯M200B氣瓶的三維造型設計答辯畢業(yè)生:石芳 指導老師:黃新燕2009年5月13日氣瓶是一種盛裝各類氣體的移動式氣瓶是一種盛裝各類氣體的移動式壓力容器,在各行各業(yè)的需要日益壓力容器,在各行各業(yè)的需要日益增長,而且要求也越來越高。三維增長,而且要求也越來越高。三維造型設計是從產(chǎn)品到仿真分析直至造型設計是從產(chǎn)品到仿真分析直至制造的一體化設計理念。本課題為制造的一體化設計理念。本課題為M200BM200B氣瓶氣瓶的三維造型設計。的三維造型設計。本課題的任本課題的任務:務:利用利用CADCAD軟軟件完成零件件完成零件造型、裝配造型、裝配及工程圖生及工程圖生成成 。閥通氣閥外層瓶身清洗閥內(nèi)層瓶身外瓶底內(nèi)瓶底瓶底墊內(nèi)瓶蓋l l通氣閥部件爆炸圖通氣閥部件爆炸圖返回返回l l清洗閥部件爆炸圖清洗閥部件爆炸圖返回返回l lVCR接頭接頭l lVCR接頭工程圖接頭工程圖l lM200B氣瓶裝配工程圖氣瓶裝配工程圖謝謝各位評審謝謝各位評審老師!老師!l lM200B氣瓶裝配圖氣瓶裝配圖返回
南京理工大學泰州科技學院
畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯
系 部: 機械工程系
專 業(yè): 機械工程及自動化
姓 名: 石芳
學 號: 05010204
(用外文寫)
外文出處:Robotics and Computer-Integrated Manufacturing 23 (2007) 614–623
附 件: 1.外文資料翻譯譯文;2.外文原文。
指導教師評語:
所選原文資料內(nèi)容符合本畢業(yè)設計及專業(yè)方向要求,篇幅飽滿,翻譯用詞準確,語句通順。
簽名:
2009 年 3 月 18 日
附件1:外文資料翻譯譯文
計算機輔助維護資源計劃的發(fā)展(CAMRP):多數(shù)控加工中心案例
J. Ashayeri
荷蘭Tilburg大學,經(jīng)濟學和運籌學學院,經(jīng)濟研究中心
摘要 全面生產(chǎn)維護,全面維護保全,預防維護,以可靠性為中心的維護,和許多其他關于維護問題的改革都是為了提高機床的效率從而在根本上提高生產(chǎn)力。每一個相關的概念都要求一個唯一的決策支持系統(tǒng)來進行維護資源計劃,同時為了實現(xiàn)它們,需要對工作進行根本的改組。引進計算機輔助維護資源計劃系統(tǒng)是一個主要的挑戰(zhàn),因為維護工作環(huán)境通常是傳統(tǒng)的或者是不易于改變的。這里介紹一個用于維護的計算機輔助的計劃系統(tǒng),它可以對一些制造設備進行維護,這些設備是由一系列精密加工中心組成的。在維修車間中的工人負責對不同工作設備的預防維護和故障保養(yǎng)。新研制的決策支持工具包含一系列用于在維修人員之間協(xié)調(diào)任務用的直觀推斷方法,使不同的維護工作更加協(xié)調(diào)同步。通過條件假設分析,該軟件能做出理由充分的關于負荷的決策;同步維護工作可以預知維護的開始和預期完成時間,從而降低成本。
關鍵詞 維修 資源規(guī)劃 約束理論
1.引言
伴隨著制造自動化程度的提高,以及精益及敏捷生產(chǎn)系統(tǒng)的應用,不僅機床的復雜程度大大的提高,而且訂貨到交貨的時間需求也更短。這就要求在固定的資產(chǎn)上生產(chǎn)系統(tǒng)的成本和效率更高,同時將制造的延時減少到最低。由于機器的故障而導致的意料之外的停工期增加了維護的成本,也降低了生產(chǎn)力。以一些先進的制造企業(yè)為例,像電子和汽車制造業(yè),這些公司不斷的提高他們生產(chǎn)設備的自動化水平,為了保持在市場上的競爭地位,關鍵是要有一個可靠的維修管理的決策支持系統(tǒng),該系統(tǒng)可以合理的安排維修工作,使得維修成本可以控制,從總體上提高生產(chǎn)力。
維護的費用一般由勞工和硬件成本組成。然而,也存在由于維護失敗導致的機會成本。區(qū)分后者比較復雜,而且成本一般會比較高。為了優(yōu)化利用維護資源,需要適當?shù)木S護規(guī)則和相關的系統(tǒng)性能測量,所有的這些都包含在決策支持框架里。將這些綜合在一起稱為自動化維修管理系統(tǒng)。我們的目標是開發(fā)計算機輔助維護管理系統(tǒng)。這個軟件可以生成技術(shù)維修計劃,從而減少維修成本和機會成本。論文中闡述的CAMRP系統(tǒng)已經(jīng)在高技術(shù)公司中發(fā)展,這些公司都屬于荷蘭。
1.1發(fā)展史
維修管理的發(fā)展是與準時生產(chǎn)、精益生產(chǎn)、敏捷生產(chǎn)以及柔性制造的概念同步發(fā)展的。實際上,準時生產(chǎn)之過程設計的基礎是減少準備時間和其他非生產(chǎn)時間,包括故障保養(yǎng)這樣的類似工作。在七十年代引入了制造環(huán)境下的預防維護的觀念。預防維護是最早的關于維護問題的方法,它的特點在于設法按制造商的使用說明維護設備。加工能力被維持在一個新的標準,這將使機床的加工能力保持在較高的生產(chǎn)水平上。這個方法的缺點在于不知道機床的真實要求,因為生產(chǎn)并不是一個決定維護要求的因素。因而,其他功能也是需要的。第二代的維護管理在80年代被提出,被稱作預先維護和有條件維護,這些概念提出要在早期對設備的故障進行檢測。因此,在產(chǎn)生嚴重的破損前達到了解、減少或控制故障的目的。第三代,以可靠性為中心的維護,全面生產(chǎn)維護的觀念在80年代的后期和90年代提出。這些理念要求維護和生產(chǎn)部門共同發(fā)現(xiàn)潛在的問題。而且,這項發(fā)展與生產(chǎn)管理中精益、敏捷制造升高的發(fā)展是一致的。為了降低制造周期和增加柔性,以可靠性為中心的維護和全面生產(chǎn)維護概念要求維護資源計劃必須以產(chǎn)量為基礎。這些理念要求用維護來保證生產(chǎn)的需求。所有的這些發(fā)展會帶來一個現(xiàn)代的概念PCM。在PCM中,有一系列關于如何使維護功能最佳化,以及促進資產(chǎn)可靠性和提高維護管理的。它的執(zhí)行的主要方法是實現(xiàn)資源的最佳化配置。PCM的主要組成是:
·用最少的代價創(chuàng)造最大的利益的主張(生產(chǎn)的效率)
·維護最佳化能力,是由以條件為依據(jù),以可靠性為依據(jù),和其他的資源維護計劃進行混合,目的在于獲得最大的利益。
·通過維護管理業(yè)務流程再設計加工來消除多余的消耗和浪費。同時,一個持續(xù)的計劃再加上一個有計劃有重點的執(zhí)行指示,來培養(yǎng)在職工人,推進信息維護管理系統(tǒng),也降低了維護的消耗。
伴隨著維護管理的觀念的發(fā)展,在90年代,用軟件解決維護管理的領域的擴張是突出的。在這個時代,維護管理有了新的規(guī)則,許多大型企業(yè)資源計劃軟件解決方案供給者和許多專業(yè)軟件機構(gòu),提供一系列維護軟件項目來支持管理。企業(yè)管理和自動化維修管理系統(tǒng)是典型的例子。然而,這些解決方案要么對讀者而言太難理解,要么沒有包含關鍵零件所反射的真實的決策環(huán)境,因此那些貫徹這些解決方案,并把它們用作數(shù)據(jù)庫甚于計劃支持系統(tǒng),都被證明是沒有效率的。我們也可以相信能夠?qū)⒐芾矸旁谝粋€更好的位置來進行線路定期養(yǎng)護、檢查機器空閑時間的詳細目錄水平,同時也對使用的工具進行監(jiān)護。
如今,從廣泛的維護管理軟件解決方案,到真實的援助管理,一般的解決方案已經(jīng)過時了,采用花費高代價或者非常昂貴的去定制軟件尋求解決方案的方法。我們的客戶試驗有這樣的案例,一個簡單的解決方案可以被發(fā)展,來稱贊一個現(xiàn)有的一般的系統(tǒng),以此來反應環(huán)境的特征,正如在這里所說的一個案例一樣。
本文提到的這類材料的組織如下所說,第二部分描述了情景環(huán)境和相關的問題,在這個部分里,技術(shù)資源維護計劃相關的著作同樣是很簡短的。第三部分提供了對解決方案觀念的描述,包含建模方法的討論。第四部分提供了對資源計劃工具總的觀點。第五部分給出了結(jié)論。
2.典型環(huán)境說明:多地點,多項目系統(tǒng)
實例介紹的是荷蘭一家機器的維護和修理的企業(yè)部門,該公司是荷蘭一家高技術(shù)的CNC機床制造廠商。維修CNC機床的企業(yè)其他部門使用的,或者其他制造企業(yè)購買和使用的。機器維護和維修的部門對他們的售后服務負責,包括維修以及對損壞的可修理部件進行修復。機器維護和維修業(yè)的特殊情況要求他們在各種地方提供維護服務,而這些地方也許有許多CNC設備。這種情況要求多樣的同步的維護維修計劃。這些計劃具有一些共同的特征(即維修活動中相似的優(yōu)先關系),同時他們也以爭用同樣的技術(shù)人員(如機械的,電的,電子的和信息類的專家)作為主要的資源,以及其他資源比如工具和備用零件。多地點、多機床或者多項目維護計劃通常具有很高的不確定性。盡管有預防性的維修的信息和他們及時的對各類機器的評測以及在各種程度上對機器的要求,由延時制造所形成的延誤同樣會拖延預防性的維護的開始。
突然的故障和未知的安全改進維護時間,同樣表明了在適當?shù)挠媱澷Y源時的困難。一個主要的困難是,即使是當預防性維修準時進行時,一個安全改進維護順序也要求一個從機器保養(yǎng)和維修中獲得的及時的反應。因此一些從維護團隊出來的個體將診斷壞了的機器所出現(xiàn)的毛病。這就意味著在完成即將到來的預防性的工程時將有延時,同樣在下一個計劃的預防性工程上也將有延時。這些都將帶來在加工過程中的不確定性。
在機器維修和保養(yǎng)商業(yè)個體中,可修理的工程擁有最低的優(yōu)先級。他們包括遠離制造現(xiàn)場,也只包含非常小的一部分工作量。這些工程可以被延伸,然而技師也不會忙于其他類型的工程(預防性的和矯正的)。在這個論文中,可修理的保養(yǎng)計劃被認為和恰當?shù)谋pB(yǎng)工程處于同一優(yōu)先級。
圖1 機器維護和業(yè)務維修單元的位置
2.1項目討論
鑒于這一事實,大部分的制造業(yè)單位目前的特點是增加多樣性和復雜的機器使用,主要是因為政策從按庫存生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到訂單化生產(chǎn),MMBRU的環(huán)境已變得更加緊張,涉及四種類型的不確定性:
(a)制造單元:如經(jīng)常發(fā)生的消費者取消或者拖延,預先的預防性維護工程。
(b)技術(shù)人員(資源)計劃編制:可能為預防性的維修計劃提供不充分的資源配置,在某些狀況下,而延遲定期檢修工程。
(c)處理時間:保養(yǎng)計劃的持續(xù)時間不確定,因為僅僅在計劃的初始,才會對機器有比較準確的觀察。
(d)隨機機器故障事件。
附件2:外文原文
各類畢業(yè)設計課程定做 Q號是1714879127 該論文含配套的圖紙(需購買)
1 引言
1.1 氣瓶的概念及應用
氣瓶是指在正常環(huán)境下(-40℃~60℃)可重復充氣使用的,公稱工作壓0 MPa~30MPa(表壓),公稱容積為0.4L~1000L的盛裝永久氣體、液化氣體或溶解氣體等的移動式壓力容器[1]。按公稱壓力和公稱容積分類具體如下:
(1)2000年版的《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》中,對于盛裝永久氣體的氣瓶 ,公稱工作壓力是指在基準溫度時(一般為20℃)所盛裝氣體的限定充裝壓力;對于盛裝液化氣體的氣瓶,是指溫度為60℃時,瓶內(nèi)氣體壓力的上限制。公稱工作壓力8MPa~30MPa為高壓氣瓶,公稱工作壓力1.0MPa~5MPa為低壓氣瓶。
(2)氣瓶的公稱工作壓力、最高充裝壓力、水壓試驗壓力等之間的關系:以公稱工作壓力為15MPa的氣瓶為例,水壓試驗壓力是公稱工作壓力的1.5倍,為22.5MPa,而最高充裝壓力,是指在基準溫度時(一般為20℃)公稱工作壓力為15MPa所盛裝氣體的限定充裝壓力,也是公稱工作壓力加上溫升(最高為60℃)壓力之和,最高充裝壓力應是水壓試驗壓力的0.8倍,為18MPa。
(3)《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定:氣瓶的公稱容積為0.4 L~3000L。其中等于、小于12L為小容積;12 L~100L為中容積;大于100L為大容積[1]。
1.2 氣瓶國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
目前國內(nèi)有許多廠家的鋼瓶、塑料內(nèi)膽或鋁內(nèi)膽纏繞氣瓶的性能穩(wěn)定, 工藝成熟, 市場較好純鋼質(zhì)氣瓶是由無縫鋼管經(jīng)熱壓拉拔后成型, 滿足其使用性能和制造工藝要求, 氣瓶重量難以降低, 壁厚誤差較大, 其重量與容積比一般大于1.25Kg/L。鋁內(nèi)膽或塑料內(nèi)膽加玻璃纖維“ 繭式” 纏繞的復合材料氣瓶價格高, 工藝復雜, 所使用的設備昂貴, 而且用于密封的聚合物材料易于老化并逐漸失去彈性及密封性,從而降低氣瓶的使用性能, 其重與容積比一般為0.3 Kg/L~0.7Kg/L[2]。
自上世紀后半葉以來,復合材料氣瓶在西方國家得到飛快的發(fā)展。以CNG氣瓶的研制和開發(fā)方面為例,美國的Lincol 公司、SCI公司、和Hydospin公司都走在世界前列。改革開放后的中國自然也應當有所作為,國內(nèi)許多公司企業(yè)、科研院以及高等院校也紛紛加入到這個行列中來,經(jīng)過數(shù)年努力,他們都拿出了自己的產(chǎn)品或研究成果[3]。國際和國外先進氣瓶附件標準包含了其先進的技術(shù)和管理水平, 也反映了工業(yè)發(fā)達國家的整體生產(chǎn)力水平。特別是大部分國際和國外先進標準(如ANSI 、UL 、EN、ISO) 是在近期制定和修改的,反映了國際上先進的學技術(shù)、管理和整體生產(chǎn)力水平。通過整理、分析和消化, 結(jié)合我國的實際情況, 有效地采用國際和國外先進標準, 可以為提高標準的實用性和科學性提供依據(jù), 從而使我國的氣瓶附件生產(chǎn)水平大大地邁進一步[4]。
1.3 本文的設計內(nèi)容
氣瓶作為一種移動式壓力容器,在社會生產(chǎn)和社會生活中與人有著密切聯(lián)系,氣瓶檢驗環(huán)節(jié)在特種設備安全監(jiān)察管理的設計、制造、安裝、使用、檢驗、修理、改造七個環(huán)節(jié)中又是一個既重要又特殊的中間環(huán)節(jié)。由于氣瓶安全管理的特殊性,氣瓶的面廣量大,氣瓶檢驗機構(gòu)為了滿足社會外需和特種設備安全監(jiān)察工作內(nèi)需兩方面的訴求,實際已經(jīng)基本形成了市場化趨勢。目前,氣瓶檢驗機構(gòu)只有很少一部分屬于專職檢驗機構(gòu)(國家特種設備檢驗機構(gòu)),大部分均是行業(yè)檢驗機構(gòu)或隸屬于充裝單位的社會檢驗機構(gòu)。全國約有氣瓶檢驗機構(gòu)2350多家(其中:無縫氣瓶檢驗單位1075家、乙炔氣瓶檢驗單位274家、液化氣瓶檢驗單位771家、焊接氣瓶檢驗單位230家),是目前承壓類和機電類法定特種設備檢驗機構(gòu)總數(shù)(共1059家)的2.2倍。
本文的具體工作如下:
(1)氣瓶材料采用316L和1Cr18Ni9Ti;
(2) 氣瓶的內(nèi)表面粗糙度,機加工應達到1.6μm,機械拋光應達到0.1μm,最后經(jīng)電拋光處理;
(3)氣瓶為雙層,外瓶直徑φ52mm,內(nèi)瓶直徑φ45mm,瓶身總高152mm;
(4)利用通用CAD軟件完成零件造型、裝配及工程圖生成;
2 氣瓶的總體設計
本章在對氣瓶現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)、原理進行詳細分析的基礎上設計了雙層氣瓶的整體結(jié)構(gòu)。
2.1 氣瓶工作原理
設計的氣瓶裝配圖如圖2.1,裝配爆炸圖如圖2.2。
如圖2.2所示,氣瓶主要由內(nèi)外層瓶底、瓶身、瓶蓋,VCR接頭、通氣閥、清洗閥、墊片、通氣管等零部件組成。
圖2.1 M200B氣瓶結(jié)構(gòu)圖
工作過程如下:氣體通過通氣閥控制從一側(cè)通氣管進入,通氣閥里側(cè)有通孔和墊片,用來控制氣體通道的開合。VCR接頭控制氣體的密封效果,該型號氣瓶裝載的是有毒的氣體,所以密封工作一定要做好。另一側(cè)通氣閥和通氣管則用來導出氣體。中間的清洗閥則是用來清洗氣瓶的,清洗液從通道進入,清洗閥起液體通道的開合作用,清洗完之后,液體仍然從這個通道吸出。
圖2.2 M200B氣瓶裝配爆炸圖
2.2 氣瓶總體結(jié)構(gòu)方案分析
氣瓶是一種密封要求比較高的容器,它的各個部件的選擇不是憑空想象的,每個部件的確定都有其一定的科學規(guī)律,在實際生產(chǎn)中,有些有經(jīng)驗的師傅會根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)出自己的加工方法。雖然不一定形成理論基礎,但是那也是長期生產(chǎn)實踐的總結(jié),也是科學方法的歸納。下面就詳細的介紹下各個部件結(jié)構(gòu)特征。
2.2.1 VCR接頭的設計
閥的結(jié)構(gòu)圖如圖2.3所示。
圖2.3 VCR接頭結(jié)構(gòu)圖
VCR接頭是一種標準零件,不需要我們進行數(shù)據(jù)計算或造型設計,而只需查閱相關手冊確定其尺寸與裝配即可。
2.2.2 內(nèi)層氣瓶的設計
內(nèi)層氣瓶是雙層氣瓶的主要容器部件,包括瓶身、瓶蓋和瓶底。相互之間通過焊接連接在一起,形成了內(nèi)層氣瓶的裝配體。具體設計如下介紹。
(1) 瓶蓋
與大多數(shù)瓶頸處相同,我們瓶蓋處采用了口細腰寬的造型,方便盛裝與封裝氣體。瓶蓋通過焊接與瓶身連接在一起,可以起到密封的效果,因為我們盛裝的氣體是有毒氣體,所以就要求我們必須達到這個效果。瓶蓋的結(jié)構(gòu)圖如圖2.4所示。
圖2.4 內(nèi)層氣瓶蓋結(jié)構(gòu)圖
(2) 瓶身
氣瓶的瓶身較為簡單,我們目的是盛裝氣體,所以形狀就采用最常用的圓柱形,結(jié)構(gòu)如圖2.5所示。
圖2.5 內(nèi)層氣瓶身結(jié)構(gòu)圖
(3) 瓶底
為了更容易地儲存氣體,我們將瓶底里側(cè)設計為錐形,外底設計了一個沉孔,與墊片相結(jié)合,可以再次達到良好的密封效果。內(nèi)瓶底結(jié)構(gòu)如圖2.6所示。
圖2.6 內(nèi)層氣瓶底結(jié)構(gòu)圖
2.2.3 外層氣瓶的設計
外層氣瓶和內(nèi)層氣瓶相似,但是容積比內(nèi)層氣瓶的大,它同樣由瓶蓋、瓶身和瓶底組成,相互之間同樣采用焊接技術(shù)相連接。瓶底同樣用焊接與瓶身相連接,保證密封要求。
(1) 瓶蓋
瓶蓋設計了相對較厚的造型,再次保證了氣瓶的密封效果。蓋上有兩個直通孔和一個斜通孔,均用來連接通氣管,沉孔的作用則是將通氣管和瓶蓋焊接起來,達到密封效果。斜孔將與螺母連接的通氣管焊接起來,將清洗液送人瓶內(nèi)。瓶蓋的設計結(jié)構(gòu)圖如圖2.7與圖2.8。
圖2.7 外層氣瓶蓋結(jié)構(gòu)圖1
圖2.8 外層氣瓶蓋結(jié)構(gòu)圖2
(2) 瓶身
外層氣瓶的瓶身與內(nèi)層瓶身無大差別,同樣設計為圓柱形,結(jié)構(gòu)圖如圖2.9所示。
圖2.9 外層氣瓶身結(jié)構(gòu)圖
(3) 瓶底
外層瓶底要求不高,與瓶身焊接密封好即可,這里我們設計的造型沒有特殊之處。結(jié)構(gòu)如圖2.10。
圖2.10 外層氣瓶蓋結(jié)構(gòu)圖
2.2.4 通氣閥的設計
通氣閥主要用來控制氣體進出的通道開關,我們在螺帽上設計了一個通氣孔,通過螺母的扭轉(zhuǎn)和墊片的壓合,將空氣從通氣孔里排出來,從而可以保證螺母擰緊的效果。通氣閥的主要作用還是引進或排出氣體,所以我們在通氣閥上裝配了通氣管,清洗閥則裝配了斜通氣管,在造型上更加實用、美觀。通氣閥與VCR接頭連接管直接運用了焊接技術(shù),這樣保證了密封效果,通氣閥與氣瓶蓋之間的連接同樣運用焊接技術(shù)連接。小部件裝配體的整體結(jié)構(gòu)造型分通氣閥和清洗閥兩種,如圖2.11和圖2.12。
圖2.11 通氣閥結(jié)構(gòu)圖
圖2.12 清洗閥結(jié)構(gòu)圖
2.2.5 通氣管的設計
通氣管是用來作為氣體進出的通道的,要求必須有足夠的密封效果,所以我們在通氣管與閥連接管之間的接口處采用了焊接技術(shù)。為了美觀與空間的充足,我們將通氣管設計為有一定彎度的管道。通氣管的結(jié)構(gòu)圖如圖2.13所示。
圖2.13 通氣管結(jié)構(gòu)圖
3 氣瓶的三維造型設計
隨著計算機輔助設計技術(shù)的飛速發(fā)展與功能的不斷完善,為工程技術(shù)人員提供的高效方法和手段越來越豐富。尤其是三維CAD/CAM軟件的廣泛應用與普及,使得現(xiàn)代機械產(chǎn)品設計逐步進入三維設計時代[5]。三維設計具有形象、直觀、精確、快速的特點,在產(chǎn)品開發(fā)、結(jié)構(gòu)分析、產(chǎn)品性能的評估、確定和優(yōu)化物理樣機參數(shù)過程中起到?jīng)Q定性作用,為新產(chǎn)品研發(fā)一次成功,提供了強有力的技術(shù)支持[6]。常用的三維建模軟件主要有Solid Works,Pro/E,UG和CATIA等。
3.1 常用三維造型軟件
SolidWorks 是基于Windows環(huán)境的軟件。為廣大工程技術(shù)人員提供的用戶界面更友好,運行環(huán)境更大眾化,各種專業(yè)功能更加齊全 。在單一的Windows界面上擁有無縫集成實體造型、有限元分析和優(yōu)化設計、裝配、三維機構(gòu)運動仿真、運動干涉檢查、工藝規(guī)程生成、數(shù)控加工、三維實體圖轉(zhuǎn)化二維工程圖、產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享與集成功能等[7]。 SolidWorks作為三維設計軟件中重要一員,以上手快、容易掌握,建模方便、快捷高效等特點,受到眾多設計工程師的青睞.雖然在曲面設計和動態(tài)模擬功能方面有一定的局限性,但在SolidWorks2007中,此功能已經(jīng)有了重大改進,通過一定的專門的技能培訓,SolidWorks更能發(fā)揮其在設計中的優(yōu)勢[8]。由于Solidworks,已廣泛運用于企業(yè)的產(chǎn)品設計,因此,學生在學習工程制圖的同時還可了解工具軟件,為以后的工作打下良好的基礎[9]。
Pro/E是全方位的面向3D產(chǎn)品開發(fā)的集成化軟件,自1988年問世以來,憑借著其強大的3D功能,已成為當今最普及的CAD/CAM軟件之一。Pro/E軟件集零件設計、產(chǎn)品裝配、模具設計、NC加工、鈑金件設計、鑄造件設計、自動測量、機構(gòu)仿真、應力分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理等功能于一體,在機械、電子、汽車、航天、模具、工業(yè)沒計等行業(yè)得到了廣泛應用[10]。
UG、CATIA端的軟件,UG、CATIA航天類用的多(不過國內(nèi)航空所也用Solid Works),汽車類用做設計的也比較多(奇瑞CATIA 通用UG),另外UG的加工不錯,在歐洲用的最多的是POWMILL公司,采用的也是UG加工[11]。隨著AutoCAD產(chǎn)品的不斷升級更新,其三維建模功能會越來越強大。要想熟練地運用AutoCAD建立三維模型,提高建模效率,除了綜合運用本文介紹的方法和技巧外,還必須努力挖掘AutoCAD新的三維建模功能[12]。
UG主要應用在航空航天、汽車、通用機械、模具、家電等領域。采用基于約束的特征建模和傳統(tǒng)的幾何建模為一體的復合建模技術(shù)。在曲面造型、數(shù)控加工方面是強項,但在分析方面較為薄弱。但 UG 提供了分析軟件 NASTRAN、ANSYS、PATRAN 接口、機構(gòu)動力學軟件 IDAMS 接口、注塑模分析軟件 MOLDFLOW 接口等。UniGraphics提供給公司一個從設計、分析到制造的完全的數(shù)字的產(chǎn)品模型[13]。
Pro/DESIGNIER 是工業(yè)設計模塊的一個概念設計工具,能夠使產(chǎn)品開發(fā)人員快速、容易的創(chuàng)建、評價和修改產(chǎn)品的多種設計概念??梢陨筛呔鹊那鎺缀文P?,并能夠直接傳送到機械設計和/或原型制造中。Pro/NETWORK ANIMTOR 通過把動畫中的幀頁分散給網(wǎng)絡中的多個處理器來進行渲染,大大的加快了動畫的產(chǎn)生過程。從軟件的三維造型特點來看,UG 軟件屬于復合建模,適于復雜的曲面設計;Pro/Engineer 軟件采用全參數(shù)化造型技術(shù),比較適于零件相對簡單,部件結(jié)構(gòu)比較復雜的產(chǎn)品設計[14]。
Solid Works 軟件是世界上第一個基于 Windows 開發(fā)的三維 CAD 系統(tǒng)。功能強大、易學易用和技術(shù)創(chuàng)新是 Solid Works 的三大特點,使得 Solid Works 成為領先的、主流的三維 CAD 解決方案。Solid Works 能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。與其他三維軟件相比,Solid Works 不僅提供如此強大的功能,同時對每個工程師和設計者來說,操作更加簡單方便易用。
3.2 氣瓶零件的三維造型
3.2.1 VCR接頭的三維造型
大家可根據(jù)各自的喜好利用不同軟件建模。本文采用了Solid works建立三維模型。
VCR接頭是一個標準的裝配件,需要先將各個小零件的三維造型設計出來,然后再進行裝配。閥頭部是運用拉伸、旋轉(zhuǎn)切除成型的,上面的文字與箭頭運用了拉伸切除方式造型,側(cè)孔則利用拉伸切除形成。頭部以下的零件均運用拉伸方式進行。豎管則利用旋轉(zhuǎn)方式設計。其三維造型圖如圖3.1表示。
圖3.1 VCR接頭模型圖
3.2.2 氣瓶內(nèi)層瓶身的模型
瓶身三維設計相對簡單,首先在一個平面上草繪出瓶身的截面圖,然后再進行旋轉(zhuǎn),就可以生成瓶身的三維模型。內(nèi)層瓶身模型圖如圖3.2。
圖3.2 內(nèi)層瓶身模型圖
3.2.3 氣瓶內(nèi)層瓶底模型的建立
瓶底的建立同瓶身方法相似。主要還是要畫出截面圖,然后再通過旋轉(zhuǎn)形成所要模型。草繪截面時需要注意的一點就是瓶底的倒角,倒好角之后再進行旋轉(zhuǎn),這樣成型就簡便多了。如圖3.3所示。
圖3.3 內(nèi)層瓶底模型圖
3.2.4 內(nèi)層氣瓶上嘴的三維造型
內(nèi)層氣瓶的上嘴造型仍然是草繪其截面圖形,再旋轉(zhuǎn)成實體。草繪時要注意兩個倒角的地方,按照尺寸倒角后,再進行旋轉(zhuǎn)即可之間形成所要圖形。造型圖如下3.4圖。
圖3.4 氣瓶上蓋模型圖
3.2.5 外層氣瓶的瓶身三維設計
外層氣瓶瓶身與內(nèi)層瓶身的三維設計是沒有本質(zhì)區(qū)別的,只需要把數(shù)據(jù)變換一下,方法仍是先草繪出其截面圖形,再進行旋轉(zhuǎn)就可以了。其模型圖如圖3.5所示。
圖3.5 外層氣瓶瓶身模型圖
3.2.6 氣瓶外蓋的造型設計
外蓋造型相對復雜一些。先同前面一樣草繪截面圖形,在進行旋轉(zhuǎn),形成外蓋的大致輪廓。然后分別設計出三個不同的通氣孔。其中一個通氣孔是個斜孔,我們這里運用了切除放樣功能,先在上下兩個表面分別草繪兩個相同的圓,再運用切除放樣功能進行切除,便形成了一個斜孔。其余兩個孔則先用拉伸功能形成兩個通孔,再在之前的通孔上草繪出一個尺寸稍大的圓,再進行拉伸形成沉孔,造型就完成了。如圖3.6是外蓋的上表面視圖,圖3.7是下表面造型。
圖3.6 氣瓶外蓋上表面模型圖
圖3.7 氣瓶外蓋下表面模型圖
3.2.7 瓶外底的三維造型
外層氣瓶的瓶底三維造型相對簡單,我們同樣先草繪出其截面圖形,再運用旋轉(zhuǎn)薄壁特征生成外底造型。注意瓶底里側(cè)的倒角,本圖采用直接草繪其倒角,再進行旋轉(zhuǎn)薄壁的方法成形,這樣相對簡單。造型如圖3.8。
圖3.8 氣瓶外底三維造型圖
3.2.8 通氣管的三維造型設計
通氣管是一個曲面造型,這里我們運用了掃描與切除掃描技術(shù)進行的設計。首先草繪一個圓截面,再繪出一條通氣管形狀的曲線,然后運用掃描工具,即可掃描出通氣管的外形。因為通氣管是空心的,我們需再運用切除掃描來將通氣管掏空。兩個尺寸的通氣管造型分別如圖3.9與圖3.10。
圖3.9 氣瓶通氣管三維造型圖
圖3.10 通氣管三維造型圖
3.2.9 其他零件的設計
在與VCR接頭之上焊接的通氣閥與清洗閥的各零件較為簡單,這里就不一一列舉了,主要運用的拉伸與切除功能,如圖3.11所示。
圖3.11 通氣閥各零件的三維造型圖
裝配好的整體造型如下3.12圖所示。
圖3.12 通氣閥的三維造型圖
清洗閥裝配體與上面的裝配體基本相同的,只是尺寸有所改變,插入瓶蓋孔內(nèi)的管運用基準面切除方式切割出一個斜面,與瓶蓋上的斜孔相配合。如圖3.13所示。
圖3.13 清洗閥各零件的三維造型圖
裝配好的整體造型如圖3.14所示。
圖3.14 清洗閥裝配體的三維造型圖
3.3 氣瓶零件的工程圖生成
3.3.1 氣瓶內(nèi)層中身工程圖
內(nèi)層氣瓶中身的工程圖較為簡單,我們給出了正視圖和俯視圖即可清楚地反應其造型。如圖3.15所示。
圖3.15 內(nèi)瓶身工程圖
3.3.2 內(nèi)層瓶蓋工程圖
由于內(nèi)層氣瓶的瓶蓋結(jié)構(gòu)較為復雜,其中有兩個倒角,在此分別給出了正視圖、俯視圖和輔助視圖來反應問題。如圖3.16所示。
圖3.16 內(nèi)瓶蓋工程圖
3.3.3 內(nèi)層瓶底工程圖
瓶底的造型也不復雜,這里給出了正視圖、俯視圖和輔助視圖來說明問題。如圖3.17所示。
圖3.17 內(nèi)瓶底工程圖
3.3.4 外層氣瓶瓶蓋工程圖
外層瓶蓋上有沉孔、通孔和斜孔,為了能較好地反應出這些特征,選擇了俯視圖、前視圖和輔助視圖。如圖3.18。
圖3.18 外瓶蓋工程圖
3.3.5 外層氣瓶瓶身工程圖
瓶身造型相對簡單,只需注意瓶身的一個厚度即可。這里給出了瓶身的正視圖和俯視圖來反應問題。如圖3.19 。
圖3.19 外瓶身工程圖
3.3.6 外層氣瓶瓶底工程圖
氣瓶外瓶底造型也不復雜,只要反應出其瓶厚與倒角。這里選擇了正視圖與俯視圖反應問題。如圖3.20所示。
圖3.20 外瓶底工程圖
3.3.7 氣瓶通氣管工程圖
通氣管我們設計里有兩個,尺寸不相同,但工程圖反應方式相似。需要一個截面圖和一個正面圖來反應通氣管的形狀尺寸。如圖3.21與圖3.22,在此分別給出了俯視圖和正視圖。
圖3.21 52通氣管工程圖
圖3.22 65通氣管工程圖
3.3.8 通氣閥上帽工程圖
上帽是一個拉伸后得出的旋轉(zhuǎn)體,主要構(gòu)成是不同尺寸的圓柱,所以這個工程圖運用了正視圖、俯視圖以及輔助視圖來反應其結(jié)構(gòu),如圖3.23所示。
圖3.23 通氣閥上帽工程圖
3.3.9 通氣閥外帽工程圖
外帽是一個六邊形和一個圓的拉伸實體,有兩個直徑需要反應,這里選擇了正視圖、左視圖以及俯視圖來反應問題。如圖3.24所示。
圖3.24 通氣閥外帽工程圖
3.3.10 通氣閥墊片工程圖
墊片非常簡單,只需要反應其直徑及厚度即可。這里采用了正視圖與俯視圖,如圖2.25所示。
圖3.25 通氣閥墊片工程圖
3.3.11 通氣閥下帽工程圖
下帽是矩形與圓的拉伸實體,為了更只管的反應問題,這里采用了正視圖、俯視圖與輔助視圖,如圖3.26所示。
圖3.26 通氣閥下帽工程圖
3.3.12 通氣閥接管工程圖
接管的作用是與上帽相抵,并將氣體導入通氣管。它的結(jié)構(gòu)也是有不同的圓柱構(gòu)成的,這里選擇了正視圖、俯視圖以及輔助視圖來反應其結(jié)構(gòu),如圖3.27所示。
圖3.27 通氣閥接管工程圖
3.3.13 清洗閥工程圖
清洗閥的各零件與上面螺母的基本相同,其工程圖這里就不再一一贅述了,各個零件工程圖如3.28所示。
圖3.28 墊片工程圖、清洗閥外帽工程圖、清洗閥下帽工程圖、
清洗閥上帽工程圖、清洗閥接管工程圖
4 氣瓶的工藝分析和裝配
4.1 氣瓶的裝配焊接工藝
所謂焊接結(jié)構(gòu)裝配焊接工藝(以下簡稱裝焊工藝) ,就是一個焊接結(jié)構(gòu)的實際生產(chǎn)過程,主要是指組成結(jié)構(gòu)件的零部件裝配焊接的先后次序及相應的裝配焊接內(nèi)容,即具體的加工工藝路線。而焊接結(jié)構(gòu)裝焊工藝的設計,就是通過對焊接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和功能的分析,對其整體裝焊工藝進行規(guī)劃,從而保證整體裝焊工藝的完整性和有效性的過程[15]。焊接結(jié)構(gòu)的裝焊工藝從內(nèi)容上是只零部件的裝配和焊接,通常不含零部件本身的具體加工。
4.1.1 氣瓶的結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求
氣瓶由前瓶蓋、氣瓶瓶身和后瓶蓋通過兩條環(huán)焊縫連接為一個整體。所有零件均由棒材或管材制成。其中:前瓶蓋和后瓶蓋用棒材車削加工而成,氣瓶瓶身則用管材通過強力旋壓制成。氣瓶焊縫按行業(yè)標準I級檢驗,, 焊接接頭的強度要求大于基體強度的85%,焊縫兩側(cè)的錯位量要求不大于0.2mm,瓶身直線度不大于0.3mm,焊縫外部余高不超過0.5mm[16]。
4.1.2 焊接工藝
(1)焊接時所采取的工藝流程如下:
各零件加工→打磨清洗→超聲波清洗→裝配→定位焊→檢驗→圓周焊→檢驗→烘干→抽真空→沖入氣體
(2)為了避免焊縫熱影響區(qū)的軟化, 焊接時采用了脈沖鎢極氬弧焊。該方法電弧能量集中, 線能量輸入小, 焊接變形小, 熱影響區(qū)和軟化區(qū)相對狹窄,焊接接頭的強度一般不會受到太大的影響。
4.2 氣瓶的裝配
4.2.1 氣瓶的三維裝配
氣瓶的瓶身分別是由內(nèi)層、外層裝配而成的。瓶身上下又分別跟內(nèi)外瓶底、瓶蓋裝配。瓶蓋之上插裝了兩個彎管和一個斜管,彎管再分別與VCR接頭裝配,接頭之上又各裝配了一個小裝配題。如圖4.1。
圖4.1 氣瓶裝配圖
(1) 內(nèi)層氣瓶的裝配
內(nèi)層氣瓶由瓶蓋、瓶身和瓶底裝配而成,瓶底又和一個瓶底墊裝配起來。瓶蓋與瓶身,瓶身與瓶底以及瓶底與瓶墊之間均采用焊接技術(shù)通過兩條環(huán)焊縫連接起來。內(nèi)層氣瓶裝配圖如圖4.2。
圖4.2 內(nèi)層氣瓶裝配圖
(2) 外層氣瓶的裝配
外層氣瓶同樣由瓶蓋、瓶身和瓶底裝配而成,相連接的面也同樣運用了焊接技術(shù)。如圖4.3所示。
圖4.3 外層氣瓶裝配圖
(3) 氣瓶與螺母的裝配
氣瓶與螺母的裝配也比較簡單,兩個面重合即可,這里兩個面之間的連接方式同樣是焊接。裝配圖如圖4.4所示。
圖4.4 氣瓶與螺母的裝配圖
(4) 氣瓶與通氣管的裝配
通氣管與氣瓶瓶蓋相連接裝配,瓶蓋上的兩個沉孔分別與通氣管焊接裝配,便形成了整體裝配效果,如圖4.5所示。
圖4.5 氣瓶與彎管的裝配圖
(5) 通氣管與閥的裝配
這里的裝配主要是運用同心軸裝配,連接面同樣采用焊接技術(shù)。裝配圖如圖4.6所示。
圖4.6 彎管與閥的裝配圖
(6) 閥與螺母的裝配
方法與上面的基本相同,運用同心軸裝配,連接面采用焊接技術(shù)。如圖4.7所示。
圖4.7 閥與螺母的裝配圖
(7) 其他小的裝配體
另外,氣瓶裝配中運用到的閥和螺母也分別是兩個小的裝配體,它們在氣瓶的通道開關上起著及其重要的作用。
(a) 閥的裝配
閥是一個標準件,其尺寸與裝配均是根據(jù)規(guī)格要求而定的,這里不需要我們再進行設計。其裝配圖如圖4.8所示。
圖4.8 閥的裝配圖
(b) 螺母的裝配
螺母也是一個小裝配體,分別有小螺母和大螺母兩種,其裝配體見圖4.9和圖4.10所示。
圖4.9 小螺母裝配圖
圖4.10 大螺母裝配圖
4.2.2 氣瓶裝配工程圖生成
(1)VCR接頭的工程圖
閥也是一個小裝配體,但它是標準件不需要我們再進行設計。閥的工程圖我們分別采用了正視圖、左視圖、俯視圖和A向視圖來反應其結(jié)構(gòu)。如圖4.11所示。
圖4.11 閥工程圖
(2)小部件工程圖
小部件屬于裝配體,有通氣閥和清洗閥兩種,結(jié)構(gòu)相似,工程圖我們均采用了正視圖、俯視圖和輔助視圖來說明問題。螺母和清洗閥工程圖分別如圖4.12和圖4.13所示。
圖4.12 通氣閥工程圖
圖4.13 清洗閥工程圖
(3)氣瓶工程圖
氣瓶是最終裝配而成的整體造型,我們分別正視圖和左視圖反應氣瓶結(jié)構(gòu),在視圖上我們還采用了多個局部剖視圖來顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如圖4.14所示。
圖4.14 氣瓶工程圖
結(jié)束語
計算機輔助設計與制造技術(shù)是在科學技術(shù)與生產(chǎn)力迅速發(fā)展,同時為適應市場的競爭需要,對傳統(tǒng)技術(shù)與方法進行根本性變革的背景下產(chǎn)生和發(fā)展的,其研究與應用越來越受到重視。
氣瓶是一個標準化產(chǎn)品,氣瓶檢驗技術(shù)是一項成熟的、發(fā)展空間相對穩(wěn)定的技術(shù),在一定時期內(nèi),氣瓶檢驗工藝和程序完全可以標準化,如對檢驗步驟、檢驗項目、檢驗報告格式等進行統(tǒng)一規(guī)范。有了標準化的檢驗工藝和檢驗程序,氣瓶檢驗就會得到進一步的規(guī)范,檢驗工作也就可以采用先進工具(如:計算機)進行科學管理。對氣瓶進行合理有效的三維造型設計及其虛擬裝配,無論對機械裝置本身還是對CAD/CAM技術(shù)的研究應用都有著積極意義。
本文完成的主要工作有:
1. 完成M200B雙層氣瓶的總體設計。
2. 運用SolidWorks完成氣瓶中各個零件的三維造型和非標志零件的工程圖。
3. 在SolidWorks環(huán)境下完成氣瓶的裝配與焊接,并完成氣瓶的爆炸視圖。
基于SolidWorks軟件的氣瓶三維模型設計,可使工程技術(shù)人員更加直觀地對產(chǎn)品進行評估,縮短了設計周期,節(jié)約了設計資金,提高了設計效率。以SolidWorks軟件為主,并結(jié)合它的各種插件對氣瓶的設計方案,同樣適用于其他的工業(yè)設備設計,具有工程實用價值。
致 謝
在這次課題研究過程中,我得到了許多人的幫助,他們的熱心,激情,耐心讓我感動不已,我從他們身上學到了許多高貴的品質(zhì)。
首先我要感謝我的指導老師黃新燕老師,在做畢業(yè)設計中,有一段時間,我的思路很混亂,找不到切入點,不知道該怎么繼續(xù)下去了。正當我心灰意冷的時候,黃老師鼓勵了我,并耐心的給我分析課題,講解研究方法,做出專業(yè)性的指導。終于幫助我順利的完成了畢業(yè)設計。黃老師的兢兢業(yè)業(yè)的工作態(tài)度,一絲不茍的治學精神,溫文爾雅的教育方法給我留下了難以磨滅的印象,也使我受益匪淺。我要由衷的對黃老師說一聲“謝謝您,黃老師!”
然后我還要感謝和我一起作畢業(yè)設計的任蕾蕾和許巧兵同學,他們在本次設計中課題和我相似,我們一起勤奮工作,克服了許多困難來完成此次畢業(yè)設計。還有許多同學在畢業(yè)設計過程中給我提供了許多資料、建議和幫助,使我在大學最后的日子里深深體會到了同窗之情。在這里也表示對他們的感謝。
最后感謝評審老師能夠在百忙中審查我們的論文,對我們的論文提出指導性建議。祝你們工作順利,心想事成!
參 考 文 獻
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畢業(yè)設計課程定做 Q*Q=1714879127
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