1、高 職 部 畢業(yè)設計畢業(yè)設計(論文論文) 作 者： 牛海宇 學 號： 30U 專 業(yè)： 機械制造與自動化 班 級： 機自 0992 班 題 目： 球閥測繪與三維建模 指導者： 劉文芝 高級講師 2012 年 06 月 摘摘 要要 本次畢業(yè)設計的主要工作是通過 用不同的測量儀器對球閥教具 各個零部件進行 測量，繪制草圖，通過查閱相關資料對其中的標準件進行標注。用 CAD 畫出球閥各 個零部件的零件圖和裝配圖，用 PRO/E 畫出各個零部件的實體圖，最終裝配成一個 完整的球閥模型。在測繪過程中需要熟練運用各種量具，熟練查閱技術資料，國家 標準，熟練運用 CAD 軟件和 PRO/E 軟件。 關鍵字關

2、鍵字：球閥；測繪；CAD；PRO/E 目目 錄錄 1 緒 論 .1 11 球閥概述 .1 12 本設計的內容、性質、目的與任務 .2 2 球閥的測繪 .4 21 測繪前的準備工作 .4 22 測繪主要工具 .4 3 球閥的拆卸 .6 31 球閥的拆卸要求 .6 32 球閥拆卸時注意事項 .6 4 球閥各零部件的測繪 .8 41 扳手的測繪 .8 42 螺栓的測繪 .9 43 墊圈的測繪 .11 44 閥蓋的測繪 .11 45 閥芯的測繪 .13 46 閥桿的測繪 .14 47 壓緊套的測繪 .16 48 閥體的測繪 .17 49 其他零部件的測繪 .19 5 球閥的裝配 .21 51 零件圖的

3、裝配 .21 51 實物圖的裝配 .23 結 論 .24 參考文獻 .25 致 謝 .26 1 緒緒 論論 11 球閥概述球閥概述 球閥它具有旋轉 90 度的動作，閥芯為球體，有圓形通孔或通道通過其軸線。球閥在 管路中主要用來做切斷、分配和改變介質的流動方向，它只需要用旋轉 90 度的操作和很 小的轉動力矩就能關閉嚴密。球閥最適宜做開關、切斷閥使用，但近來的發(fā)展已將球閥 設計成使它具有節(jié)流和控制量之用，如 V 型球閥。 球閥的主要特點是本身結構緊湊，密封可靠，結構簡單，維修方便，密封面與球面 常在閉合狀態(tài)，不易被介質沖蝕，易于操作和維修，適用于水、溶劑、酸和天然氣等一 般工作介質，而且還適用于

4、工作條件惡劣的介質，如氧氣、過氧化氫、甲烷和乙烯等， 在各行業(yè)得到廣泛的應用。球閥閥體可以是整體的，也可以是組合式的。 球閥不僅結構簡單，密封性能好而且在一定的公稱通經范圍內體積較小、重量輕、 材料耗用少、安裝尺寸小，并且驅動力矩小，操作簡便、宜實現(xiàn)快速啟閉，是近十幾年 來發(fā)展最快的閥門品種之一。特別是在美、日、德、法、意、西、英等工業(yè)發(fā)達國家， 球閥的使用非常廣泛，使用品種和數(shù)量仍在繼續(xù)擴大，并向高溫、高壓、大口徑、高密 封性、長壽命、優(yōu)良的調節(jié)性能以及一閥多功能方向發(fā)展，其可靠性及其他性能指標均 達到較高水平，并已部分取代閘閥、截止閥、節(jié)流閥。隨著球閥的技術進步，在可以預 見的短時間內，特

5、別是在石油天然氣管線上、煉油裂解裝置上以及核工業(yè)上將有更廣泛 的應用。此外，在其他工業(yè)中的大中型口徑、中低壓力領域，球閥也將會成為主導的閥 門類型之一。 優(yōu)點： 1流體阻力小，全通徑的球閥基本沒有流阻。 2結構簡單、體積小、重量輕。 3緊密可靠。它有兩個密封面，而且目前球閥的密封面材料廣泛使用各種塑料，密 封性好，能實現(xiàn)完全密封。在真空系統(tǒng)中也已廣泛使用。 4操作方便，開閉迅速，從全開到全關只要旋轉 90，便于遠距離的控制。 5維修方便，球閥結構簡單，密封圈一般都是活動的，拆卸更換都比較方便。 6在全開或全閉時，球體和閥座的密封面與介質隔離，介質通過時，不會引起閥門 密封面的侵蝕。 7適用范圍

6、廣，通徑從小到幾毫米，大到幾米，從高真空至高壓力都可應用。 8由于球閥在啟閉過程中有擦拭性，所以可用于帶懸浮固體顆粒的介質中。 缺點：加工精度高，造價昂貴，高溫中不易使用，如管道內有雜質，容易被雜質堵 塞，導致閥門無法打開。 12 本設計的意義、內容、目的與任務本設計的意義、內容、目的與任務 為提高教學質量，在機械專業(yè)教學上各學校加大教學設備上的投資經費。購買更多 的實體教具等教學模型以供教學應用。隨著教學手段的不斷改進，多媒體課件越來越多 地應用于教學。電子教具也應運而生，利用軟件制作的三維電子教具既不需要花費任何 費用成本又能達到觀看立體形狀的感性認識，同時還可以省去存放實體教具的空間，教

7、 師上課便于攜帶。本次設計就是基于學校以前購買的球閥實體教具利用軟件制作三維電 子教具，制作出的電子教具日后可應用于學校的機械專業(yè)的教學，起到實體教具的效果， 為學校節(jié)約開支又能提高教學水平。另外通過這樣的實踐環(huán)節(jié)，能夠更多地了解測繪儀 器的使用方法，零部件的測繪方法，綜合運用所學過的相關知識，提高解決實際問題的 能力，同時更能夠培養(yǎng)不斷學習，不斷探索，不斷更新儲備知識庫的能力。 本設計的主要內容就是在簡要介紹球閥基本知識的基礎上，運用已掌握的機械設計、 公差測量、機械制圖、PRO/E、CAD 等知識對其進行測繪建模。應用各種相應的測量儀 器對其各個零部件的尺寸進行測量，選用適當?shù)臋C件表達方法

8、確定視圖的表達形式，并 運用所學 CAD、PRO/E 知識繪制零件圖裝配圖；參閱相關技術資料，確定適當?shù)某叽绻?差和表面結構等技術要求；按照國家標準進行標注尺寸，使標注出的尺寸正確、齊全、 清晰、合理。爭取繪制出較為完美的球閥二維零件圖和裝配圖、三維實體零件圖、裝配 圖、爆炸圖來。 本設計的目的是讓自己： 1了解球閥的基本結構和工作原理。 2掌握球閥零部件測繪的方法和過程。 3掌握繪制球閥零件草圖的基本技能。 4掌握零件的表達方法及尺寸標注。 5掌握裝配圖的表達方法和提升繪制裝配圖的能力。 本設計的主要任務是： 1運用測量工具對球閥各零部件進行測量，提高自己運用各種量具進行測量的能力。 2用

9、CAD 軟件繪制出各零部件的標準視圖和裝配圖并正確標注，要求熟練運用 CAD 技術。 3用 PRO/E 軟件繪制出各零部件的實物圖和裝配圖，掌握并運用好 PRO/E。 希望通過這次畢業(yè)設計培養(yǎng)： 1嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、勇于創(chuàng)新、敢于探索、實事求是、團結協(xié)作的精神。 2掌握球閥的設計原理、工作原理，進而具有綜合運用所學的知識，研究、改進及 開發(fā)球閥的能力。 3具有運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關技術資料的能力。 4掌握典型球閥的實驗方法，并獲得實驗技能的基本訓練； 5了解國家當前的有關技術經濟政策，并對球閥設計的新發(fā)展有所了解。 在本設計過程中，要綜合運用先修課程中所學的有關知識與技能，結合自己

10、在學校 所掌握的知識逐步提高自己的理論水平、構思能力、洞察力和判斷力，特別是不斷的汲 取、融匯與分析問題及解決問題的能力，為自己將來從事相關行業(yè)打下寬廣而堅實的基 礎。 改革開放三十余載，我們的祖國發(fā)生了巨大的變化，正在朝著更高、更快、更強的 方向邁進。與此同時，我國正在大力推進科教興國和科技創(chuàng)新的重要舉措。值此歷史佳 遇，必將努力學好機械專業(yè)的基本理論、基本知識和基本技能，并在此基礎上，刻苦鉆 研，努力奮斗，不斷推陳出新，為國家的科技繁榮做出應有的貢獻！ 2 測繪前的準備及測繪步驟測繪前的準備及測繪步驟 21 測繪前的準備工作測繪前的準備工作 全面細致地了解測繪對象的用途、性能、工作原理、結

11、構特點以及裝配關系等，了 解測繪目的和任務，在組織、資料、場地、工具等方面做好充分準備。進行測繪時主要 的測量工具有：游標卡尺、鋼直尺、螺紋規(guī)、圓弧規(guī)、以及內外卡鉗等等。如圖 2-1 為幾 種常用的測量工具。 圖 2-1 測量工具圖 22 測繪主要測繪主要步驟步驟 1拆卸零部件 對測繪的零部件進行拆卸，弄清被測零部件的工作原理和結構形狀，并對零件進行 記錄、分組和編號 2繪制零部件草圖 進行測量裝配體中除標準件外的每一個零件，應根據(jù)零件內、外結構特點，選擇合 適的表達方案畫出零件草圖。 3繪制裝配示意圖 根據(jù)所拆卸的零件間的位置裝配關系，繪制球閥的裝配示意圖，以供回裝零件和畫 裝配圖使用。 4

12、測量零部件 用相應的量具對拆卸后的零件進行測量，得到零件的尺寸和相關參數(shù)，并標注在草 圖上，通過查閱資料確定零件符合國家標準的尺寸和相應的技術要求。 5繪制裝配草圖 根據(jù)裝配示意圖和零件草圖繪制裝配草圖。 6繪制標準圖樣 用 CAD 軟件根據(jù)所測量的零部件尺寸進行繪圖，包括二維零件圖和裝配圖。嚴格按 照國家標準執(zhí)行。 7繪制實物圖 用 PRO/E 軟件根據(jù)所有的零件尺寸進行繪制零件實體圖，最終裝配成一個完整的球 閥裝配實體圖，另外根據(jù)裝配實體圖繪制爆炸圖。 3 球閥的拆卸球閥的拆卸 31 球閥的拆卸要求球閥的拆卸要求 拆卸零部件是為了準確方便的進行零件上有關尺寸的測量及形位公差、表面粗糙度 和

13、表面硬度的測定，以確定相應的技術要求。拆卸時的要求：遵循“恢復原機”的原則，按 照裝配關系和裝配方式選擇正確的拆卸方法。在開始拆卸時就應該考慮到再裝配時要與 原機相同，即保證原機的完整性、準確度和密封性等。 32 球閥拆卸時注意事項球閥拆卸時注意事項 1選擇合理的拆卸步驟。機械設備的拆卸順序，一般是由附件到主機、由外部到內 部、由上到下進行拆卸，不能盲目亂拆亂卸。 2對零件編號和作標記。拆卸時應對每個零件命名并作標記，按拆卸順序分組擺好 并進行編號。編號時可采用雙面膠紙，將雙面膠紙的一面貼于零件上，另一面貼上白紙， 在白紙上寫上組號和零件號。也可用數(shù)碼相機將拆卸的過程拍攝下來備用。 3正確放置

14、零部件。拆下的部件和零件（如閥體、閥門、螺栓、螺母、墊片等）必 須有次序、有規(guī)則地按原來的裝配順序放置在木架、木箱或零件盤內，對精密的零件應 小心安放并包扎好，以防彎曲變形和碰傷。切不可將零件雜亂的堆放，使相似的零件混 在一起，甚至遺失。這樣重新裝配時裝錯或裝反，造成不必要的返工甚至無法裝配。 4做好記錄。拆卸記錄必須詳細具體，對每一拆卸步驟應逐條記錄并整理出裝配注 意事項，尤其要注意裝配時的相對位置，在記錄本上繪制裝配位置，連接草圖幫助記憶， 力求記清每個零件的拆卸順序和位置，以備重新組裝。對復雜組件，最好在拆卸前做好 照相記錄。對在裝配中有一定的嚙合位置、調整位置的零部件，應先測量、鑒定，

15、標出 記號，并詳細記錄。本球閥的拆卸順序如下所示： （1）拆卸扳手，標序號為 1。 （2）拆卸閥蓋，拆下零件共四件，標螺栓序號為 2，墊圈序號為 3，閥蓋為 4，密封 圈列為其他零件。 （3）拆卸閥體，拆下零件共六件，標閥芯序號為 5，閥桿序號為 6，壓緊套序號為 7，閥體序號為 8，填料和密封墊圈列為其他零件。 5繪制完善各種示意圖。此次測繪的球閥示意圖如圖 3-1： 圖 3-1 球閥裝配示意圖 4 球閥各零部件的測繪球閥各零部件的測繪 41 扳手的測繪扳手的測繪 扳手的作用主要是用于打開或閉合球閥，也可用于調整流量大小。扳手是長度方向 不在同一平面內的零件。測量扳手過程中用到了游標卡尺、高

16、度尺、和角度尺。游標卡 尺用內測量爪測量外形尺寸，用外測量爪測量內方孔尺寸。高度尺測量整個扳手的高度， 將扳手平放在平板上進行測量。角度尺測量扳手折彎處的角度。然后通過標準件比較得 出各表面的表面粗糙度，再經過查閱資料得出圓整后扳手的尺寸。具體如下表 4-1： 表 4-1 扳手各處尺寸 名稱尺寸名稱尺寸 手柄寬度26mm手柄厚度8mm 手柄尾部圓弧半徑R13mm頭部厚度16mm 頭部臺階高度2mm頭部方形孔寬度 1010mm 頭部圓直徑38mm折彎處角度45 注：本件所有表面粗糙度為 Ra25，材料為 Al。 有了測量得到的尺寸后，通過 CAD 軟件繪制出其零件圖（見圖 4-1） ，用 PRO

17、/E 繪 制其實物圖（見圖 4-2） 。在此過程中必須運用好所學的 CAD 和 PRO/E 基礎進行繪制。 設置圖形單位、圖形界限、工具欄、圖層、線型、文字樣式、標注樣式、表格樣式、顏 色、捕捉追蹤、制作標題欄等。 圖 4-1 扳手零件圖 圖 4-2 扳手實物圖 42 螺栓的測繪螺栓的測繪 螺栓用于連接閥體和閥蓋，并固定兩者的位置。根據(jù)此螺栓的作用主要是用來承受 力可知其為粗牙螺紋，根據(jù)拆裝螺栓的過程可知其為右旋螺紋，通過目視判斷其為單線 螺紋。測量螺栓用到游標卡尺、螺紋規(guī)和鋼尺；游標卡尺測量各輪廓尺寸，鋼尺測量牙 型長度。因為其為標準件，所以只需測量其出大徑便可根據(jù)公式計算出其小徑，在這里

18、采用模糊計算法：d1=d0.85。也可用螺紋規(guī)測量，螺紋規(guī)的使用方法如圖 4-3。測繪具體 尺寸見下表 4-2： 表 4-2 螺栓各處尺寸 名稱尺寸名稱尺寸 螺栓總長36mm六棱螺栓頭厚度6mm 牙型長度27mm六棱頭凹槽深度2mm 螺紋大徑10mm凹槽底圓直徑13mm 六棱頭對邊寬度17mm 注：其材料為 35 號鋼。 圖 4-3 螺紋規(guī)的使用 圖 4-4 圖 4-5 分別為零件圖和實物圖： 圖 4-4 螺栓零件圖 圖 4-5 螺栓實物圖 43 墊圈的測繪墊圈的測繪 墊圈在螺紋連接中起的是防松作用，使螺栓與閥體間軸向力增大，屬于摩擦防松的 一種。墊圈是標準件。測量墊圈用到游標卡尺，外圓用內測

19、量爪測量，內孔用外測量爪 測量。所得尺寸在國家標準中查找、規(guī)整，找出其標準代號。特別要指出的是，在這次 墊圈的測繪中，為了方便裝配，經過指導老師指導，將不在同一平面的彈簧墊圈簡畫成 在同一平面的普通墊圈。測量墊圈內徑尺寸為 10mm，外徑尺寸為 15mm，厚度為 2mm。經查國標得到其標準代號為：GB/T93 10。材料為：35。 圖 4-6 為墊圈零件圖，圖 4-7 為墊圈實物圖。 圖 4-6 墊圈零件圖 44 閥蓋的測繪閥蓋的測繪 閥蓋的用途有兩個：一是給閥桿定位，保證閥桿正常傳動開關。二是密封作用，具 有一定的強度，防止內部的流體流出。閥蓋的測量主要是用游標卡尺進行的，游標卡尺 可測量出

20、外形尺寸、內孔尺寸和孔距之間的距離。因為外形寬度方向跨距較大，高度方 向游標卡尺不能測量，所以采用高度尺進行測量。因閥蓋上螺紋主要用于密封，所以此 螺紋為細牙螺紋，用螺紋規(guī)測量出螺距后確定此螺紋的代號。由于閥蓋有密封作用，所 以對內部表 圖 4-7 墊圈實物圖 面質量要求較高，通過標準試樣對比可得出各表面的表面質量。在此零件的測繪過程中 需要參閱許多資料來確定其尺寸精度。又因為其為鑄造件，鑄造圓角需要用圓弧規(guī)測量。 具體尺寸見下表 4-3： 表 4-3 閥蓋各處尺寸 名稱尺寸名稱尺寸 閥蓋寬度76mm連接孔中心距56mm 螺栓連接孔直徑10mm閥蓋圓弧半徑R10mm 臺階軸直徑小41mm臺階軸

21、直徑中50mm 臺階軸直徑大53mm臺階軸端內孔直徑35mm 臺階軸端內孔深度7mm通孔直徑20mm 螺紋端內孔直徑28mm螺紋端內孔深度4mm 螺紋代號M36X2端蓋總厚度48mm 螺紋退刀槽直徑32mm閥蓋最寬處厚度12mm 注：材料為 Al。 圖 4-8 為其零件圖，途中 Z=Ra25,Y=Ra12.5。圖 4-9 為其實物圖： 圖 4-7 閥蓋零件圖 圖 4-9 閥蓋實物圖 45 閥芯的測繪閥芯的測繪 閥芯是控制流體通斷的重要零件，用游標卡尺測量所得尺寸：閥芯直徑 S40mm， 內孔直徑 20mm，槽底距最遠端距離 34mm，槽寬 8mm，內孔兩端距離 32mm。零件圖 見圖 4-10

22、，實物圖見圖 4-11： 圖 4-10 閥芯零件圖 圖 4-11 閥芯實物圖 46 閥桿的測繪閥桿的測繪 閥桿是連接扳手與閥芯的零件，測量主要用游標卡尺和圓弧規(guī)。測量尺寸見表 4-4： 表 4-4 閥桿各處測量尺寸 名稱尺寸名稱尺寸 閥桿總長60mm大圓柱直徑18mm 小圓柱直徑14mm銑方平面寬度10X10mm 銑方平面長度21mm大圓柱厚度12mm 閥桿頭部寬度8mm頭部深度8mm 頭部球半徑SR20 注：其材料為 Al。 圖 4-12 為閥桿零件圖，實物圖見圖 4-13： 圖 4-12 閥桿零件圖 圖 4-13 閥桿實物圖 47 壓緊套的測繪壓緊套的測繪 壓緊套是套在閥桿上，通過螺紋與閥

23、體固定并對閥桿施加力的零件。壓緊套雖然體 積較小，但技術要求、質量要求較高，加工比較困難。主要還是通過游標卡尺進行測量， 配合螺紋規(guī)測量螺紋。測量尺寸見表 4-5： 表 4-5 壓緊套各處測量尺寸 名稱尺寸名稱尺寸 總長14mm內臺階高度4mm 內臺階直徑16mm內孔直徑14mm 槽寬4mm外圓直徑22mm 外圓長度3mm螺紋代號M24X15 注：材料為 Al。 圖 4-14 為壓緊套零件圖，圖 4-15 為實物圖： 圖 4-14 壓緊套零件圖 圖 4-15 壓緊套實物圖 48 閥體的測繪閥體的測繪 閥體是球閥的最重要部件，結構最為復雜，加工難度最高，尺寸多而且不容易測量。 測量閥體用到了：游

24、標卡尺、鋼尺、內卡鉗、高度尺、螺紋規(guī)等。特別要說明的是：內 卡鉗是間接測量工具，只能與鋼尺配合使用，主要是用來測量游標卡尺測量不到的深孔。 因尺寸繁多，在這里不一一列出，詳見表 4-6： 表 4-6 閥體的測量尺寸（部分） 名稱尺寸名稱尺寸 總高76mm外螺紋代號M36X2 小內螺紋代號M10小內螺紋間距56mm 閥體最大內孔直徑44mm外螺紋端處內孔直徑20mm 扳手配合處臺階高度3mm填料放置處內孔直徑22mm 閥體外圓柱直徑54mm安放密封圈處直徑35mm 具體零件圖見圖 4-16，實物圖見圖 4-17： 圖 4-16 閥體零件圖 圖 4-17 閥體實物圖（半剖） 49 其他零部件的測繪

25、其他零部件的測繪 密封圈和填料在球閥中起密封作用，填料還有傳力的作用。密封圈零件圖見圖 4- 18，填料零件圖見圖 4-19，密封圈實物圖見圖 4-20；填料實物圖見圖 4-21： 圖 4-18 密封圈零件圖 圖 4-19 填料零件圖 圖 4-20 密封圈實物圖 圖 4-21 填料實物圖 5 球閥的裝配球閥的裝配 51 零件圖的裝配零件圖的裝配 裝配圖是表達機器、部件或組件的圖樣。是設計意圖的反映，是機器設計、制造、 裝配的重要技術依據(jù)。用裝配圖來表達機器或部件的工作原理、零件間的裝配關系和各 零件的主要結構形狀，以及裝配、檢驗和安裝時所需的尺寸和技術要求。標注出反映機 器或部件的性能、裝配、

26、檢驗、安裝時所需的一些尺寸。根據(jù)裝配關系，按照 CAD 裝配 要求進行裝配，具體見圖 5-1、圖 5-2、圖 5-3： 圖 5-1 球閥裝配圖主視圖 裝配圖的規(guī)定畫法除了按照正常畫法還應該注意： 1兩零件的接觸面或基本尺寸相同的軸與孔的配合面，只畫一條線，表示公共輪廓。 間隙配合即使間隙較大，也必須只畫一條線。 2相鄰兩零件的非接觸面或非配合面，應畫兩條線，表示各自輪廓。相鄰兩零件的 基本尺寸不相同時，即使間隙很小也必須畫兩條線。 3在剖視圖或斷面圖中，相鄰兩零件的剖面線的傾斜方向應相反或方向相同而間隔 圖 5-2 球閥裝配圖左視圖 不同，如兩個以上零件相鄰時，可改變第三個零件剖面線的間隔或使

27、剖面線錯開，以區(qū) 分不同零件。 4在各剖視圖或斷面圖中，同一零件的剖面線方向和間隔都必須相同。 5當僅需要畫出剖視圖中的一部分圖形，其邊界又不畫波浪線時，則應將剖面線繪 制整齊。 6在剖視圖中，對于標準件和實心的軸、連桿、拉桿、手柄等零件，若縱向剖切平 面通過其軸線時，則這些零件均按不剖繪制。 圖 5-3 球閥裝配圖俯視圖 51 實物圖的裝配實物圖的裝配 用 PRO/E 將個零部件實物圖畫好后，根據(jù)裝配關系進行裝配，見圖 5-4： 圖 5-4 球閥實物裝配圖（分解） 結結 論論 當在產品設計、改進設計或積累技術資料時，常常需要進行裝配體測繪。測繪過程 是在了解部件工作原理的基礎上，繪出部件裝配示意圖，測量并繪制出所有非標準零件 的草圖，然后由零件草圖及裝配示意圖整理繪制裝配圖，再由裝配圖拆畫出全套零件工 作圖。 這次畢業(yè)設計主要是球閥測繪，球閥測繪是對裝配體中的球閥實物進行繪圖、測量 和確定技術要求的過程。非標準件應繪制零件草圖，并測量標注全部尺寸和技術要求。 標準件，如螺母、螺栓，等，只需測量出規(guī)格尺寸并定出其標準代號，注寫在示意圖上， 或列表表示。本