M200B氣瓶的三維造型設(shè)計【說明書+SOLIDWORKS】

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工藝復(fù)雜, 所使用的設(shè)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(fù)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(yīng)當(dāng)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(xué)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(xué)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(shè)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(shè)備安全監(jiān)察管理的設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)達到1.6μm,機械拋光應(yīng)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(shè)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(chǔ)上設(shè)計了雙層氣瓶的整體結(jié)構(gòu)。 2.1 氣瓶工作原理 設(shè)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(dǎo)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(xué)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(chǔ)，但是那也是長期生產(chǎn)實踐的總結(jié)，也是科學(xué)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(shè)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(shè)計，而只需查閱相關(guān)手冊確定其尺寸與裝配即可。 2.2.2 內(nèi)層氣瓶的設(shè)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(shè)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(shè)計為錐形，外底設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計 通氣閥主要用來控制氣體進出的通道開關(guān)，我們在螺帽上設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計 隨著計算機輔助設(shè)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(yīng)用與普及，使得現(xiàn)代機械產(chǎn)品設(shè)計逐步進入三維設(shè)計時代[5]。三維設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計工程師的青睞．雖然在曲面設(shè)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(xùn)，SolidWorks更能發(fā)揮其在設(shè)計中的優(yōu)勢[8]。由于Solidworks，已廣泛運用于企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)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(chǔ)[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(dāng)今最普及的CAD/CAM軟件之一。Pro/E軟件集零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具設(shè)計、NC加工、鈑金件設(shè)計、鑄造件設(shè)計、自動測量、機構(gòu)仿真、應(yīng)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(yīng)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(shè)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(yīng)用在航空航天、汽車、通用機械、模具、家電等領(lǐng)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(fù)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(xué)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(shè)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(shè)計模塊的一個概念設(shè)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(shè)計概念?？梢陨筛呔鹊那鎺缀文Ｐ?，并能夠直接傳送到機械設(shè)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(luò)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(fù)合建模，適于復(fù)雜的曲面設(shè)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(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)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(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是 Solid Works 的三大特點，使得 Solid Works 成為領(lǐng)先的、主流的三維 CAD 解決方案。Solid Works 能夠提供不同的設(shè)計方案、減少設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計 外層氣瓶瓶身與內(nèi)層瓶身的三維設(shè)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(shè)計 外蓋造型相對復(fù)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)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(fù)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(yīng)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(fù)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(yīng)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(yīng)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(fù)雜，只要反應(yīng)出其瓶厚與倒角。這里選擇了正視圖與俯視圖反應(yīng)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(shè)計里有兩個，尺寸不相同，但工程圖反應(yīng)方式相似。需要一個截面圖和一個正面圖來反應(yīng)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(yīng)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(yīng)，這里選擇了正視圖、左視圖以及俯視圖來反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(shè)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(guān)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(shè)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(shè)計與制造技術(shù)是在科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)力迅速發(fā)展，同時為適應(yīng)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(yīng)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(xué)管理。對氣瓶進行合理有效的三維造型設(shè)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(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)計周期，節(jié)約了設(shè)計資金，提高了設(shè)計效率。以SolidWorks軟件為主，并結(jié)合它的各種插件對氣瓶的設(shè)計方案，同樣適用于其他的工業(yè)設(shè)備設(shè)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(xué)到了許多高貴的品質(zhì)。 首先我要感謝我的指導(dǎo)老師黃新燕老師，在做畢業(yè)設(shè)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(dāng)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(dǎo)。終于幫助我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。黃老師的兢兢業(yè)業(yè)的工作態(tài)度，一絲不茍的治學(xué)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(shè)計的任蕾蕾和許巧兵同學(xué)，他們在本次設(shè)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(shè)計。還有許多同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計過程中給我提供了許多資料、建議和幫助，使我在大學(xué)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(dǎo)性建議。祝你們工作順利，心想事成！  參 考 文 獻 [1] 陳允中.壓力容器設(shè)計手冊[M]．北京：中國石化出版社，2006． [2] 張永清，吉毅松，梁永生，王占英，張永衛(wèi)．焊接金屬內(nèi)膽環(huán)向纏繞氣瓶的發(fā)展概況和性能實驗研究[J]．河北建筑工程學(xué)院報, 2004, 22(4):105~107． [3] 張潔．國內(nèi)復(fù)合材料氣瓶發(fā)展及氣瓶標準概況[J]．纖維復(fù)合材料，2007，38（3）：38~39． [4] 孫黎，湯曉英，毛沖霓. 淺論我國氣瓶附件標準體系和技術(shù)要求的完善[J].閥門，2007，2：93. [5] 趙韓，吳振華，陳興玉，宋小波. 基于設(shè)計計算的齒輪三維設(shè)計系統(tǒng)的研究[J]. 機械傳動，2008，32（1）：47~50. [6] 黃曦，王人鵬，羅永峰. 基于二維工程圖的大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系三維實體建模方法[J].結(jié)構(gòu)工程師，2008，1：26~31. [7] 魯士軍.solid Works/cosmos Works對稱約束在有限元分析中的應(yīng)用實例.[J]. Solid Works設(shè)計、驗證、仿真一體化專區(qū)通訊, 2008, 7：42~45. [8] 劉演龍. Solid Works在異形零件建模中的應(yīng)用[J]．四川兵工學(xué)報，2008，29（3）：50~54. [9] 高曉晉,李梅,楊清榮. 利用Solid works系列零件功能建立教學(xué)模型[J].昆明冶金高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2007，3：76~78. [10] 柯曉華，陳冰冰，安磊，曾勇濤. 基于Pro/E的模具CAD/CAM[J]. 上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2008，22（2）：81~85. [11] 李翔. solid works和Pro-E軟件的區(qū)別[J]. CAD/CAM與制造業(yè)信息化, 2004,10：71~76. [12] 徐琳. 基于AutoCAD的三維實體建模探討[J]. CAD/CAM與制造業(yè)信息化, 2008,81:94~95. [13] 趙華,劉德仿,周臨震. UG在我國的研究、應(yīng)用現(xiàn)狀及進展[J].現(xiàn)代情報，2008，28（10）：137~141. [14] 黃曉峰. Pro/ENGINEER在機械專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用與實踐[J]. 考試周刊，2008，101（21）：97~99. [15] 白二平，朱志明，陳丙森，袁崇福，張崇軻. 計算機輔助裝配焊接工藝設(shè)計[J]. 焊接，2001，6：22~25. [16] 樊兆寶.某型號壓力氣瓶的焊接工藝[J].航空精密制造技術(shù)，2008，44（1）：46~48. 畢業(yè)設(shè)計課程定做 Q*Q=1714879127 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 學(xué)生姓名 石 芳 學(xué) 號 05010204 指導(dǎo)教師 黃新燕 選題情況 課題名稱 M200B氣瓶的三維造型設(shè)計 難易程度 偏難 適中 √ 偏易 工作量 較大 合理 √ 較小 符合規(guī)范化的要求 任務(wù)書 有 √ 無 開題報告 有 √ 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 √ 中 差 學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 √ 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 √ 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) √ 良 中 差 中期成績評定：良好 所在專業(yè)意見： 該學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度認真，能積極主動地完成布置的任務(wù)，達到所要求的工作進度。 負責(zé)人： 年 月 日 各類畢業(yè)設(shè)計課程定做 Q號是1714879127 該論文含配套的圖紙(需購買) 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 系　　　部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 學(xué) 生 姓 名： 石 芳 學(xué) 號： 05010204 設(shè)計(論文)題目： M200B氣瓶的三維造型設(shè)計 起 迄 日 期: 2009年03月09日 ~ 06月14日 設(shè)計(論文)地點: 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 指 導(dǎo) 教 師: 黃新燕 張樂瑩 專業(yè)負責(zé)人: 龔光容 發(fā)任務(wù)書日期: 2009年 2月 26日  任務(wù)書填寫要求 1．畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負責(zé)人審查、系部領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在第七學(xué)期結(jié)束前填好并發(fā)給學(xué)生； 2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及系部主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫； 4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“系部”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號； 5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻”的填寫，應(yīng)按照國標GB 7714—2005《文后參考文獻著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性； 6．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書 1．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達到的目的： 通過本次畢業(yè)設(shè)計，將進一步鞏固所學(xué)的機械設(shè)計、計算機輔助設(shè)計及輔助制造等機械制造領(lǐng)域的相關(guān)專業(yè)知識，并鍛煉其運用所學(xué)的知識來分析和解決問題的能力。在畢業(yè)設(shè)計中，通過對通用CAD設(shè)計軟件工具的運用，也可進一步提高學(xué)生對新知識的學(xué)習(xí)、運用能力。本次畢業(yè)設(shè)計也可培養(yǎng)學(xué)生外文文獻的閱讀和翻譯以及相關(guān)資料的查閱能力，從而從整體上提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。 2．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 本次畢業(yè)設(shè)計的課題是氣瓶的三維造型設(shè)計。該同學(xué)在這個課題中主要負責(zé)完成氣瓶這個產(chǎn)品中各零件的三維造型、工程圖生成及最終的裝配并制定相應(yīng)的工藝文件。 具體要求包括： （1）外文資料翻譯，至少3000字； （2）閱讀相關(guān)文獻資料，了解國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，撰寫文獻綜述； （3）氣瓶材料采用316L和1Cr18Ni9Ti； (4) 氣瓶的內(nèi)表面粗糙度，機加工應(yīng)達到1.6,機械拋光應(yīng)達到0.1，最后經(jīng)電拋光處理； （5）氣瓶為雙層，外瓶直徑，內(nèi)瓶直徑，瓶身總高152； （6）利用通用CAD軟件完成零件造型、裝配及工程圖生成； （7）撰寫畢業(yè)設(shè)計論文說明書； 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書 3．對本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計論文、圖表、實物樣品等〕： 1．氣瓶全套二維工程圖 2．氣瓶全套三維造型文檔 3．畢業(yè)設(shè)計說明書（一份） 4．主要參考文獻： [1] 陳伯雄. 三維設(shè)計是CAD技術(shù)應(yīng)用的必然趨勢. 北京：機械工業(yè)出版社，2000 [2] 劉永翔. 產(chǎn)品設(shè)計實用基礎(chǔ)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003 [3] 康曉東. CAD技術(shù)(上)[J]. 機械工程師,1997 [4] 許發(fā)樾. 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計. 北京:機械工業(yè)出版社，2003 [5] 李德群.現(xiàn)代模具設(shè)計方法.北京:機械工業(yè)出版社，2001 [6] 張阿維,王會燃. 計算機輔助工業(yè)設(shè)計的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 西北紡織工學(xué)院學(xué)報,1999 [7] 袁波. 基于三維模型的二三維一體化設(shè)計. 計算機輔助設(shè)計與制造，1998 [8] 評測專家組. 三維CAD/CAM軟件評測總結(jié). 計算機輔助設(shè)計與制造，1999 [9] 樊柄輝，李江云. 《三維參數(shù)化特征造型機械CAD》．北京：清華大學(xué)出版社，1999 [10] 李啟炎.《三維CAD設(shè)計及制圖教程》. 上海：同濟大學(xué)出版社,2000 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書 5．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題工作進度計劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2009年 3月9日 ~ 3月19日 3月20日 ~ 4月9 日 4月10日 ~ 5月1日 5月2日 ~ 5月10 日 5月11日 ~ 5月20日 5月21日 ~ 6月5日 6月6日 ~ 6月10日 6月11日 ~ 6月14日 下達畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，翻譯英文資料，完成資料的查詢 完成文獻綜述和開題報告和課題前期準備 零件的三維造型設(shè)計 產(chǎn)品的裝配 撰寫工藝文件 撰寫論文 修改論文 論文答辯 所在專業(yè)審查意見： 負責(zé)人： 年 月 日 系部意見： 系部主任： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計課程定做 Q*Q=1714879127 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文)前期工作材料 學(xué)生姓名: 石芳 學(xué) 號： 05010204 系　部: 機械工程 專 業(yè): 機械工程及自動化 設(shè)計(論文)題目: M200B氣瓶的三維造型設(shè)計 指導(dǎo)教師: 黃新燕 副教授 材 料 目 錄 序號 名 稱 數(shù)量 備 注 1 畢業(yè)設(shè)計(論文)選題、審題表 1 2 畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書 1 3 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告〔含文獻綜述〕 1 4 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯〔含原文〕 1 5 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 1 2009年5月