数控技术毕业设计（论文）阀门的三维造型与制造设计.doc

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1、 毕业设计题 目： 阀门的三维造型与制造设计院 (系)： 机电工程系 专 业： 数控技术 姓 名： 学 号： 指导教师： 二零一一年十二月一日毕业设计（论文）成绩考核表过程评分评阅成绩答辩成绩总成绩百分制等级制1、 指导教师评语建议成绩 指导教师签字： 年 月 日2 论文评阅教师评语建议成绩 评阅教师签字： 年 月 日3、 毕业答辩专家组评语建议成绩 答辩组长签字： 年 月 日4、 毕业设计领导小组推优评语组长签字： 年 月 日摘要阀门是控制流体的方向、通断、流量大小的管道部件。阀门在现代的生活生产中占有很重要的地位。阀门的类型多种多样，我主要对其中的法兰连接锥塞式阀门进行UG软件的零件三维造

2、型设计与制造加工工艺的设计。阀门的制作材料也多种多样，在我的毕业设计中我将结合阀门的实际需求，对其选择合适的制作材料。阀门壳体主要是通过铸造铣削等工艺制得，阀门的其他部件如锥塞是通过车削制得。在这里我将结合我所学习的数控技术专业知识，运用UG软件对锥塞式阀门的电脑软件的三维制图和加工工艺的设计。其中主要包括：运用制图软件完成阀门的UG三维造型设计、选取材料、关键字：阀门、UG三维造型目录1、锥塞阀门的三维软件制图31.1阀门壳体的三维造型31.2、阀门锥塞的三维造型91.3、阀门压盖的三维造型141.4、阀门的零件图及装配图182、阀门材料的选择192.1阀门的材料选择分析192.2、阀门的各

3、个零部件的材料选择193、结论194、致谢215、参考文献221、锥塞阀门的三维软件制图1.1阀门壳体的三维造型打开UG4.0软件，新建文件输入文件名“keti”，点击确定后在“起始”下拉菜单中单击“建模”选项，进入UG建模模块。1、 建立直径52高33的圆柱，适量方向为“Z”,底面圆心坐标为（0，0，0）。2、 在圆柱下面建立圆台（1） 单击“圆台”图标按钮，弹出圆台对话框，分别输入“直径52、高度54、拔模角6” 。（2）用“点到点” 方式定位圆台，选择直径52的圆柱的下底面的圆心，完成圆台的创建（3）创建壳体单击工具条特征操作中的壳体按钮，出现如下抽壳对话框，先定义要移除的面，选择直径5

4、2圆柱上底面作为要移除的面；再在对话框中输入均匀厚度为8；最后选择偏置面，选择底平面为偏置面，如上图所示，在对话框中输入数值5，点击确定按钮后完成抽壳（4）创建上部的拉伸特征先利用特征操作工具条中的抽取工具将直径52圆柱的上底面的边缘的园抽取出来，在抽取对话框中单击曲线按钮，选择实体边缘，单击确定，完成曲线抽取。然后再有基本曲线工具画出如图所示的截面曲线最后用拉伸工具将画好的截面曲线进行拉伸，向下拉伸19，布尔运算为求和。完成后实体如下图所示（5）创建阀门的输入输出口先创建直径为36的圆柱特征，变换坐标系，首先移动到（40,0，-55），然后绕“-Y”轴旋转90度，用圆命令绘制直径36的圆，如

5、下图所示。拉伸该圆至圆台表面，拉伸过程中布尔运算要选择“求和”。然后在创建圆台，用“直线”命令分别创建直径90高12和直径50高2的两个圆台，创建结果如下图创建孔完成法兰盘，移动坐标到直径50的圆台的圆心，用孔命令创建直径20的通孔。再在直径90的圆台上创建一个直径为10的孔在直径90的圆台上画一条45度的辅助线在孔对话框中孔直径输入10，确定后选择点到点与斜线的端点对其，完成孔后如图然后用实例特征工具中的环形阵列命令，选择刚才创建的直径为10的孔为阵列特征，在阵列参数对话框中输入数字4间隔角度90度，确定后选择圆心所在的轴为旋转轴，再点击确定完成环形阵列。最后将画好的法兰盘通过镜像复制到另一

6、边完成壳体的三维造型，点击还原坐标系至初始位置，按住“Ctrl+T”弹出变换对话框，选择用平面作镜像，再选择“YC-ZC”平面，确定后点击“复制”完成镜像特征（6）完成上面两个孔的螺纹特征和底部圆台特征点击螺纹工具图标在弹出的螺纹对话框中选择“详细的”并选择要产生螺纹的孔的内表面，输入直径8、长度19、螺距2、角度60、右手旋转，点击确定后完成内螺纹的创建，同样的方法完成另外一个孔的螺纹创建。点击“圆柱”图标按钮，点击“底部直径，高度”输入圆柱体的参数（直径10，高度5）“适量构造器”对话框中选择方向沿Z方向向上，圆心定位与阀门壳体的内部的底面。到此阀门壳体的三维建模完成，如下图所示1.2、阀

7、门锥塞的三维造型新建一个建模文件“zhuisai”1、 创建长方体（长12、宽12、高16）（1） 执行长方体命令单击“程型特征”工具条“长方体” 图标按钮，出现“长方体”对话框，如下图（2） 输入长方体的尺寸参数分别在长方体对话框中输入长度、宽度、高度相应的数值12、12、16，先不要点确定。（3）定义长方体的位置点单击“捕捉点”工具条中的“点构造器” 图标按钮，出现“点构造器”对话框，如图所示。在点构造器对话框中XCYCZC中分别输入-6、-6、0，定义长方体的左下角点坐标在当前坐标系中的位置（XC=-6、YC=-6、ZC=0）。点击确定后再点击“长方体”对话框的确定，即得到长方体实体。2

8、、创建圆柱体（直径20高48）（1）执行圆柱命令单击“成型特征”工具条中“圆柱体” 图标按钮，出现圆柱对话框，如下图选择“直径高度”方式，即通过定义底部直径与高度的参数来确定圆柱体。（2）确定圆柱体的方向在“矢量构造器”对话框中选择“Z”方向点确定（3）输入圆柱体的参数在出现的“圆柱参数”对话框中输入底面直径20，高度48，单击“确定”按钮，弹出点构造器对话框如图。（4）确定圆柱体的位置通过定义底面圆心来确定圆柱体的位置。在点构造器对话框中输入底面圆心坐标（0,0,16），单击“确定”按钮，出现布尔操作对话框如下图。（5）确定布尔操作布尔操作是指定当前创作的圆柱体与当前已存在的长方体的运算关系

9、。在“布尔操作”对话框中单击“创建”按钮，则产生圆柱体，它和长方体是两个独立的实体。完成的圆柱体如下图所示。3、创建圆台（直径36、高48、半角6度）（1）执行圆锥命令单击“程型特征”工具条中的“圆锥” 图标按钮，出现“圆锥”对话框如下图。选择“底部直径，高度，半角” 方式，通过定义圆台底部直径、高度、及侧面半顶角值完成创建。（2）确定圆台的方向在“矢量构造器”对话框中，选择“Z”方向，弹出“圆锥参数”对话框，如图所示（3）确定圆台的参数在“圆锥参数”对话框中输入圆台底部直径36，高度48，半角6度，单击确定后弹出“点构造器” 。（4）确定圆台的位置在“点构造器”对话框中单击“圆心点”图标按钮

10、，然后选择直径20的圆柱的边，弹出“布尔操作”对话框。（5）确定布尔操作在“布尔操作”对话框中单击“创建”按钮，完成后的圆台如下图所示4、创建圆柱体（直径10，高8）（1）点击圆柱图标按钮执行圆柱体命令，在“适量构造器”对话框中选择“Z”方向（2）确定圆柱体的参数在“圆柱体参数”对话框中输入直径10，高度8，单击“确定”按钮。在“点构造器”对话框中单击“圆心点”图标按钮，然后选择圆台小端的实体边，弹出“布尔操作”对话框，然后再点击“求差”按钮，确定后出现“选择工具体”对话框，最后选择圆台，使圆柱与圆台“求差”确定后实体如图所示。5、创建圆柱体（1）点击圆柱图标按钮执行圆柱体命令，在“适量构造器

11、”对话框中选择“Y”方向。（2）确定圆柱体的参数在“圆柱体参数”对话框中输入直径20，高度50，单击“确定”按钮后在“点构造器”对话框中输入坐标（0，-25,112-48+22），点击确定后在“布尔操作”对话框中选择“求差”再选择圆台，完成的实体如图所示6、创建圆柱体（直径14，高度16）（1）点击圆柱图标按钮执行圆柱体命令，在“适量构造器”对话框中选择“Z”方向。（2）确定圆柱体的参数在“圆柱体参数”对话框中输入直径14，高度16，单击“确定”按钮。在“点构造器”对话框中输入点坐标（0,，0，0）或点击“重置”按钮，实体如图所示在布尔操作对话框中单击求交，选择立方体作为目标体，点击确定后产生

12、的实体7、特征操作（布尔运算）在“特征操作”工具条中选择求和图标，将图中的特征实体合并为一个整体。然后再点击倒角图标按钮在倒角参数对话框中输入倒角偏置为1，选择直径20的圆柱的下底面后再点击确定，到此阀门的锥塞的三维实体完成，如下图：1.3、阀门压盖的三维造型1、创建名字为“yagai”的UG文档，进入建模模块。阀门的压盖用“基本曲线”命令先画出压盖的拉伸剖面轮廓线，再对其进行拉伸，最后用特征工具条中的相应工具完成压盖的三维建模。注意：“基本曲线”工具是建立在XY平面的，所以应在俯视图方向进行曲线的画图2、 点击“基本曲线”工具图标按钮，在弹出的基本曲线对话框中选择曲线圆图标按钮，然后在跟踪栏

13、的坐标栏里输入下图所示数值，敲击回车键完成圆同样定位两边的曲线圆后，再对不用的曲线进行修剪，选择“基本曲线”对话框中的修剪工具图标，在“修剪曲线”对话框中按下图方式设置然后先选择需要剪除的曲线，再选择边界线。完成的截面曲线如下图3、 将画好的截面曲线进行拉伸。选择直径为22的圆，打开拉伸对话框，选择偏置并在偏置栏中的开始值设为0结束值为7，如下图4、创建压盖的圆弧面单击“成型特征”工具条中的“球”图标按钮，出现球对话框，选择“直径，圆心”方式，输入直径数值30，在“点构造器”对话框输入球心坐标（0，0，34），在“布尔操作”对话框中选择“求差”，单击确定按钮后实体如图。5、创建23的止口边单击

14、“成型特征”工具栏中的“拉伸”图标按钮，选择直径36的圆柱的上边缘，在文本框中输入“起始”数值0，“结束”数值3，再将偏置选项打开，注意观察黄色箭头的方向（向内），输入“起始”数值0，“结束”数值-2。再选择求差，点击确定后压盖的实体如图，完成压盖的三维建模后，点击“保存”1.4、阀门的零件图及装配图阀门的几个主要部件的三维造型已经制作完毕，现在我还将运用UG软件的装配模块将阀门的各个零部件装配起来。阀门的装配结构示意图如下（注意：其中的螺丝钉是标准部件在此我不做UG的三维建模）2、阀门材料的选择 截止阀的使用极为普通，但由于开启和关闭力矩较大、结构长度较长，通常公称通经都限制在250mm以下

15、，也有到400mm的，但选用时需特别注意进出口方向。一般150mm以下的截止阀介质大都从阀瓣的下方流入，而200mm以上的截止阀介2.1阀门的材料选择分析截止阀基本性能，适用场合及选用原则：截止阀的基本性能概述： 截止阀是指关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门。根据阀瓣的这种移动形式，阀座通口的变化是与阀瓣行程成正比例关系。由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对流量的调节。因此，这种类型的阀门非常适合作为切断或调节以及节流使用。 截止阀的阀瓣一旦从关闭位置移开，它的阀座和阀瓣密封面之间就不再有接触，因而它

16、的密封面机械磨损很小，故其密封性能是很好的。缺点是密封面间可能会夹住流动介质中的颗粒。但是，如果把阀瓣做成钢球或瓷球，这个问题也就迎刃而解了。由于大部分截止阀的阀座和阀瓣比较容易修理或更换，而且在修理或更换密封元件时无需把整个阀门从管线上拆卸下来，这在阀门和管线焊成一体的场合时非常适用的。 由于介质通过此类阀门的流动方向发生了变化，因此截止阀的最小流阻也较高于大多数其他类型的阀门。然而，根据阀体结构和阀杆相对于进、出口通道的布局，这种状况是可以改善的。同时，由于截止阀阀瓣开于关之间行程小，密封面又能承受多次启闭，因此它很适用于需要频繁开关的场合。 截止阀可用于大部分介质流程系统中。已研制出满足

17、石化、电力、冶金、城建、化工等部门各种用途的多种形式的截止阀。质大都从阀瓣的上方流入。这是考虑到阀门的关闭力矩所致。为了减小开启或关闭力矩，一般200mm以上的截止阀都设内旁通或外旁通阀门。 截止阀最明显的优点是： 截止阀在开启和关闭过程中，由于阀瓣于阀体密封面间的摩擦力比闸阀小，因而耐磨。 截止阀开启高度一般仅为阀座通道直径的1/4，因此比闸阀小的多。 截止阀通常在阀体和阀瓣上只有一个密封面，因而制造工艺性比较好，便于维修。 但是，截止阀的缺点也是不容忽视的。其缺点主要是流阻悉数比较大，因此造成压力损失，特别是在液压装置中，这种压力损失尤为明显。 截止阀适用场合： 截止阀的应用非常的广泛，很

18、多场合都应用截止阀。但是，根据截止阀的不用结构形式，所适用的场合也不同。2.2、阀门的各个零部件的材料选择针型截止阀 是作为精确的流量控制用的。阀瓣通常于阀杆做成一体，它有一个与阀座配合、精度非常高的针妆头部。而且针型截止阀阀杆螺纹的螺距比一般普通截止阀的阀杆螺纹螺距要细。在通常情况下，针型截止阀阀座孔的尺寸比管道尺寸小。因此，它通常只限于在公称通经小的管线中适用，更多的用于取样阀。 直流式截止阀 直流式截止阀的阀杆和通道成一定的角度，其阀座密封面与进出口通道也有一定的角度，阀体可制成整体式或分开式。阀体分开式截止阀用两阀体把阀座夹在中间，便于维修。这类截止阀使流体几乎不改变流动方向，在截止阀

19、中流阻最小。阀座和阀瓣密封面可堆焊硬质合金，使整个阀门更耐冲刷和腐蚀，非常符合于氧化铝生产工艺流程中的管路控制，同时也适合于有结焦和固体颗粒的管道中。 角式截止阀 角式截止阀的最大优点是可以把阀门安装在管路系统的拐角处，这样既节约了90弯头，又便于操作。因此，这类阀门最适合在化肥厂的合成氨生产系统中和制冷系统中采用。如J44H-160、J44H-320、L44H-160、L44H-320就完全是为合成氨生产系统而设计的。 钢球或瓷球密封截止阀 该阀的结构特点是阀体分为连体式和分体式，阀瓣为STL硬质合金钢球或为非晶材料经制粉成形、高温烧结、精研制成的瓷球。阀杆下端滚压包络球体在阀杆球孔内，球体

20、在阀杆的球孔内做三维转动时可产生无数条密封线，大大增加了密封面的使用寿命，还能保证可靠的密封。该阀由于受球体密封的限制，一般都用于较小的公称通经，约为625mm。该阀适用于核电厂、火电厂的高温高压蒸汽管路，取样、排污系统的仪表管路以及石化、化工系统中的耐温、耐压、耐磨损、耐腐蚀的管路上。 高温高压电站截止阀 该阀的结构特点是阀体与阀盖的连接均采用压力自紧密封式或夹箍式，阀体与管路的连接形式为对接焊连接，阀体材料多采用铬钼钢或铬钼钒钢，密封面大都堆焊硬质合金。因此，该类阀门耐高温高压，抗热性好；密封面耐磨损、耐擦伤、耐腐蚀，密封性能好，寿命长。最适用于火电工业系统、石油化工系统及冶金等的高温高压

21、睡、蒸汽、油品、过热蒸汽的管路上。3、结论阀门作为管道系统中的一个重要的组成部分，应保证安全可靠地执行管道系统对阀门提出的密封、保压等使用要求。因此，阀门设计必须满足工作介质的压力、温度、腐蚀等方面对阀门提出的全部要求。同系列阀门产品，其零部件结构和形状具有相似性，而同类型的阀门产品，其零部件结构和形状具有相似性，而同类型的阀门，不同的国家标准，其结构尺寸也不竟然相同，通过UG软件建立阀门的实体模型，可对阀门进行变参数设计。该设计方法正广泛应用于我国各制造企业，通过参数修改而直接得到实体模型并输出所需要的工程图，也可以大大缩减阀门的研发周期和实制费用。在使用UG软件进行产品设计时，为了充分发挥

22、软件的设计优势，首先应当认真分析产品结构，在进行设计。参数化设计的目的就是按照产品的设计意图能够进行灵活的修改，所以他的易于修改是至关重要的。这也是UG软件为什么特别强调他的强大的编辑功能的原因。在产品设计和开发过程中，零部件的标准化、通用化、和系列化是提高产品的设计质量、缩短产品开发周期的有效途径。4、致谢在三年的大学生活即将结束，首先感谢校领导和老师，给了我创造了一个学习的机会，让我们在即将毕业的最后一段时间里学到了很多知识。在设计的过程中遇到许多困难，在老师的帮助下，通过在网上获取信息和在图书馆查资料，把困难都一一克服。另外我们在设计的过程中还得到许多同学的帮助，对于良师益友的帮助，在此

23、我深表感谢。同时也感谢学校为我们提供的这样一次机会，特别是我们的指满地完成了毕业论文，并学到了很多以往没有学到的知识，指导老师为我课题的撰写提出了宝贵的建议，帮助我解决了许多疑难问题，使我受益匪浅。在科创我所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。借此机会向各位老师说声谢谢，谢谢你们的培养，祝你们身体健康，事业顺利。5、参考文献CAD/CAM应用（高等教育出版社）现代阀门设计手册（机械工业出版社）UG实用教程（清华大学出版社）UG NX5中文版产品设计案例导航视频教程(清华大学出版社)