手压阀的三维设计

手压阀的三维设计 系（院）：      学生姓名：                专业班级：            学    号：                指导教师：                2012年11月10日 声  明 本人所呈交的 手压阀的三维设计 ，是在指导教师的指点和查阅相关资料下独立进行分析研究所完成的。除文中注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：                    日期：  2012年11月2日      【摘要】 根据UG NX软件的大量使用，UG NX软件已经成为目前机械行业的设计强有力的帮手，用UG NX做三维设计可以很大提高工作效率，方便观察。为了掌握用UG NX软件进行产品三维设计的全过程，熟练UGNX运用技巧，本次毕业设计就以手压阀为设计对象，先对手压阀进行建模,重点在手压阀的绘制过程及装配环节，然后对模型进行了装配和渲染，最后生成比较逼真的手压阀外观图。 【关键词】：手压阀；UG NX；三维设计 目录 引言    1 一、CAD/UG简介    2 （一）CAD技术的发展现状    2 （二）UG NX    2 二、利用UG软件进行三维设计    3 （一）手压阀简介    3 （二）建模思路    3 （三）手柄的创建过程    4 （四）阀体的创建过程    5 （五）阀杆的创建过程    9 （六）弹簧的创建过程    12 （七）销钉的创建过程    14 （八）锁紧螺母的创建过程    16 （九）调节螺母的创建过程    18 （十）胶垫的创建过程    19 （十一）装配和渲染    21 总结    29 参考文献    30 谢辞    31 引言 UG CAD/CAM(简称UG) 软件是当今应用最为广泛的大型CAD/CAE/CAM 集成化软件之一，它的功能覆盖了从概念设计到产品生产的整个过程。并且广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和模具加工及设计和医疗器械行业等领域。它提供了强大的实体建模技术，提供了高效能的曲面构造能力，能够完成最复杂的造型设计。CAD/CAM 系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。 液压传动是指用液体作为介质、借助于液体的压力能量进行能量传递和控制的一 种传动形式。利用各种元件组成不同功能的基本控制回路，若干基本控制回路再经过 有机组合，就形成了具有一定控制机能的液压传动系统，它是液压机械的一个组成部 分，其设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机 结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 为了掌握使用UG NX进行产品三维设计的全过程，熟练UG运用技巧，本次毕业设计就以手压阀设计对象，重点阐述了建模的思路，手压阀的软件绘制过程，最后对模型进行了装配和渲染，生成了较逼真的手压阀外观图。 一、CAD/UG简介 （一）CAD技术的发展现状 计算机辅助设计（CAD）技术是设计人员在计算机系统的辅助之下，根据产品的设计和制造程序进行设计和制造的一项新技术，是传统技术与计算机技术的结合。设计人员通过人－机交互操作方式进行产品设计构思和论证，产品总体设计，技术设计，零部件设计，有关零件的强度、刚度、热、电、磁的分析计算和零件加工信息（工程图纸或数控加工信息等）的输出，以及技术文档和有关技术报告的编制。由于计算机技术的引进，大大地促进了设计能力的提高，这种能力的提高，不但体现在工作效率和工作质量方面，更体现在先进的计算机技术对传统的工作方式的促进和变革方面。 但要指出，CAD技术不能代替人们的设计行为，而只是实现这些行为的先进手段和工具，而人们的设计行为，则由专业技术人员的创造能力和工作经验，以及现代设计等提供的科学思维方法和实施办法来确定。 （二）UG NX UG融入了行业内最广泛的集成应用程序，涵盖了产品设计、工程和制造中的全部开发流程。UG软件自20世纪80年代进入中国以来，得到了越来越广泛的应用，已成为我国工业界使用最广泛的大型CAD/CAE/CAM 软件之一。同以往国内使用的最多的AutoCAD等通用绘图软件比较，UG直接采用了统一数据库、矢量化和关联性处理、三维建模同二维工程图相关联等技术。因此应用UGNX6技术可以最大提高企业的设计效率、优化#设计#、减轻技术人员的劳动强度、缩短设计周期以及加强设计的标准化。UG NX有以下几个特点。本次设计运用的就是该软件。 UG NX软件的特点： 1．完善的3D实体模型设计系统。 UG涵盖实体模型设计、曲面设计、平面绘图、零件组合、加工制造、模具设计等。 2．用户界面窗口化，易学易用。 大部分命令选项都可在右键快捷菜单找到，并且可以直接在模型上设置；UG系统还提供了简短的选项即时说明和完整的在线辅助说明。用户界面与Windows操作环境类似，使UG既容易学习又容易操作。 3．以3D特征为基础的参数式模型结构。 以最自然的思考方式进行设计，充分掌握设计意图，能随时对特征合理但不违反几何原理的重定义、顺序调整、删除、插入等操作。另一方面UG视尺寸为可变的参数，修改实体模型尺寸可立即重新产生。 4．数据关联性，自动更新。 UG设计理念是从3D实体模型产生2D绘图面，并且自动标注相关尺寸，不论设计者在3D或2D环境下修改任何尺寸，其相关的2D或3D实体模型均自动改变。产品开发过程中，用户在任何时候所做的改变，都会传送到整个设计中，自动更新所有的工程文件数据。 UG已广泛用于模具、工业设计、汽车、航天、玩具等行业。 二、利用UG软件进行三维设计 （一）手压阀简介 手压阀是吸进或排除液体的一种手动阀门，当握住手柄向下压紧阀杆时，弹簧应受力压缩而使阀杆向下移动，此时液体入口与出口相连，手柄向下抬起时，由于弹簧弹力作用，阀杆向上压紧阀体，使液体入口与出口不通。图2-1为手压阀的一款实物图。 图2-1  手压阀实物图 （二）建模思路 手压阀由手柄，销，销钉，调节螺母，球头，锁紧螺母，阀体，阀杆，弹簧，胶垫组成，通过综合应用自由曲面的构造功能创建手压阀各部分模型，并将各部件装配成整机，建模思路，首先本体是阀体，装阀杆，装弹簧，装上胶垫，装上调节螺母，然后放进填料，然后拧紧锁紧螺母，然后将手柄孔对准阀体孔，然后装上销钉，然后插进销，最后将销脚扳弯，最后如图2-2所示。 图2-2  手压阀装配图 （三）手柄的创建过程 1．创建一个新文件 启动NX6.0，选择“文件”-“新建”选项，弹出“文件新建”对话框。点击“模型”，单位设置为毫米，在“模板”中单击“模型”选项，在“新建文件名”-“名称”中输入文件名“手柄”，然后在“新文件名”-“文件夹”中选择文件放置位置，完成后单击“确定”按钮进入建模模式。点击草图命令,画出基本草图。生成如图2-3所示。 图2-3  手柄的草图 2．拉伸草图曲线 在工具栏中选择 得到如图2-4所示。 图2-4  求和操作 3．画出球头,如图2-5所示。 图2-5  画出球头 4．上色如图2-6所示 图2-6  手柄 （四）阀体的创建过程 1．创建一个新文件 启动6．0，单击工具栏中的 ，弹出“新建文件”对话框。点击“模型”，单位设置为毫米，在“模板”中单击“模型”选项，在“新建文件名”-“名称”中输入文件名“阀体”，然后在“新文件名”-“文件夹”中选择文件放置位置，完成后单击“确定”按钮进入建模模式。 2.点击草图命令,画出基本草图,生成如图2-7所示。 图2-7  阀体底部的草图 3．拉伸,如图2-8所示。 图2-8  草图拉伸成图 4．侧面画草图 选择草图命令,点击相关曲线命令,画出草图,如图2-9所示。 图2-9  侧面草图 5．拉伸成图 单击拉伸按钮,系统弹出拉伸对话框，选择上个步骤所完成的草图曲线,设置好尺寸,布尔操作选择求和,拉伸成形,在拉伸的图上在做草图如图所示2-10。 图2-10  阀体顶部草图 6．选取上图的曲线拉伸草图曲线,设置好尺寸,布尔操作选择“求和”,选取另一个面作为草图平面，在草图平面上绘制曲线，如图2-11所示。 图2-11  侧面草图 7．选取上图的曲线拉伸草图曲线，设置好尺寸，布尔操作选择求和，利用UGNX5.0版以前的孔功能，在阀体的侧面与上面打孔，设置好尺寸打孔，定位方式选择点到点的方式，选取草图画的圆或圆弧的圆心进行定位，最后生成如图2-12所示。 图2-12  拉伸打孔成形图 8．攻外螺纹然后对上图进行调色，生成如图2-13所示。 图2-13  阀体 （五）阀杆的创建过程 1．启动NX6.0，选择“文件”-“新建”选项，弹出“文件新建”对话框。点击“模型”，单位设置为毫米，在“模板”中单击“模型”选项，在“新建文件名”-“名称”中输入文件名“FAGAN”，然后在“新文件名”-“文件夹”中选择文件放置位置，完成后单击“确定”按钮进入建模模式。创建圆柱体，利用圆柱功能命令，以z轴正方向为圆柱正向，以坐标原点为圆心，采用直径，高度方式绘制圆柱体，操作如图2-14所示。 图2-14  圆柱操作 2．绘制基准面 在圆柱的底部画个半球，点击球的命令，设好尺寸，画图完毕，在圆柱上(0,0,18)位置处做个基准平面，创建基准平面，类型选择为按某一距离，输入数值，在如图2-15所示的圆柱位置。 图2-15  生成的基准平面 3．在基准平面画出圆台，创建圆锥，设置尺寸，如图2-16所示。 图2-16  圆台设置参数 4．在生成的圆台底部画个圆台，命令参数设置如图2-17所示。 图2-17  参数设置 5．最后成图，如图2-18所示。 图2-18  拉伸成图 6．调色如图2-19所示。 图2-19  阀杆 （六）弹簧的创建过程 1．启动NX6.0，选择“文件”-“新建”选项，弹出“文件新建”对话框。点击“模型”，单位设置为毫米，在“模板”中单击“模型”选项，在“新建文件名”-“名称”中输入文件名“TANHUANG”，然后在“新文件名”-“文件夹”中选择文件放置位置，完成后单击“确定”按钮进入建模模式。点击螺旋曲线命令，设置如图2-20所示。 图2-20  螺旋曲线参数设置 2．在螺旋线的起点位置画个圆，得到图2-21所示。 图2-21  螺旋线上的圆 3．点击扫掠命令，参数设置，曲线选择上图画得圆，引导线选择螺旋线，如图2-22所示。 图2-22  扫掠 4．最后的成图如图2-23所示。 图2-23  螺纹基本图 5．调色如图2-24所示。 图2-24  螺纹图 （七）销钉的创建过程 1．启动NX6.0，选择“文件”-“新建”选项，弹出“文件新建”对话框。点击“模型”，单位设置为毫米，在“模板”中单击“模型”选项，在“新建文件名”-“名称”中输入文件名“XIAODING”，然后在“新文件名”-“文件夹”中选择文件放置位置，完成后单击“确定”按钮进入建模模式。创建圆柱，如图2-25所示。 图2-25  生成的圆柱体 2．在上图的上面在创建圆柱，在圆柱上做个基准平面，然后利用打孔命令打孔，如图2-26所示。 图2-26  生成的孔 3．然后倒角调色最后的成图如图2-27所示。 图2-27  销钉 （八）锁紧螺母的创建过程 1．启动NX6.0，选择“文件”-“新建”选项，弹出“文件新建”对话框。点击“模型”，单位设置为毫米，在“模板”中单击“模型”选项，在“新建文件名”-“名称”中输入文件名“SUOJINLUOMU”，然后在“新文件名”-“文件夹”中选择文件放置位置，完成后单击“确定”按钮进入建模模式。点击曲线命令里的多边形命令，画出多边形，拉伸如图2-28所示。 图2-28  拉伸图 2．在上图创建圆柱，如图2-29所示。 图2-29  圆柱 3．在底面打通孔，利用UGNX5.0版本以前的孔功能，选择点到点进行定位，即上图的圆柱中心，最后如图2-30所示。 图2-30  打孔 4．调色生成图如2-31所示。 图2-31  调色图 （九）调节螺母的创建过程 1．启动NX6.0，选择“文件”-“新建”选项，弹出“文件新建”对话框。点击“模型”，单位设置为毫米，在“模板”中单击“模型”选项，在“新建文件名”-“名称”中输入文件名“TIAOJIELUOMU”，然后在“新文件名”-“文件夹”中选择文件放置位置，完成后单击“确定”按钮进入建模模式。先利用多边形画出六边形，然后画草图然后拉伸，最后再倒斜角如图2-32所示， 图2-32  调节螺母底部 2．在拉伸的图形上创建草图然后拉伸，打个螺纹，最后生成图形如图2-33所示。 图2-33  调节螺母基本图 3．然后进行调色成图如图2-34所示。单击“确定”按钮生成实图。 图2-34  调节螺母 （十）胶垫的创建过程 1．启动NX6.0，选择“文件”-“新建”选项，弹出“文件新建”对话框。点击“模型”，单位设置为毫米，在“模板”中单击“模型”选项，在“新建文件名”-“名称”中输入文件名“JIAODIAN”，然后在“新文件名”-“文件夹”中选择文件放置位置，完成后单击“确定”按钮进入建模模式。绘制草图，生成如图2-35所示。 图2-35  草图 2．拉伸，点击拉伸命令，选择草图的曲线，设置参数，拉伸生成的图如图2-36所示。 图2-36  拉伸的图 3．进行调色如图2-37所示。 图2-37  胶垫 （十一）装配和渲染 1．创建一个新文件 启动NX6.0，选择“文件”中“新建”选项或单击工具栏中的新建图标 ，弹出“文件新建”对话框。点击“模型”，单位设置为毫米，在“模板”中单击“装配”选项，在“新建文件名”、“名称”中输入文件名“shouyafa”，然后在“新建文件名”、“文件夹”中选择文件存盘的位置，选择完成后如图2-38所示，单击“确定”按钮进入装配模式。 图2-38  “文件新建对话框的设置” 2．加入组件 选择“装配”、“组件”、“添加组件”命令，或从“装配”工具栏中单击 （添加组件）图标，系统弹出“添加组件”对话框，如图2-39所示。单击打开 图标，系统弹出“部件名”对话框，如图2-40所示，根据路径选择部件FATI，单击“ok”按钮，弹出如图2-41所示的“组件预览”对话框，定位设置为绝对原点，单击“应用”按钮，将实体定位在原点。以阀体为主部件，紧接着加载手压阀的其它组成部件FAGAN,TANHUANG,JIAODIAN,TIAOJIELUOMU,SUOJINLUOMU,SHOUBING。对各个部件，进行加载定位，下面对各个部件进行分析说明。 图2-39  “添加组件”对话框  图2-40  “部件名”对话框 图2-41  “组件预览”对话框 3．再次单击打开 图标，系统弹出“部件名”对话框，根据路径选择部件阀杆，单击“OK”按钮，弹出如图2-42所示的“组件预览”对话框，使用自动判断中心和接触命令进行定位，单击“应用”按钮，如图2-43所示。 图2-42  “组件预览”对话框  图2-43  阀杆模型 4．继续单击打开 图标，系统弹出“部件名”对话框，根据路径选择部件TANHAUNG，单击“OK”按钮，弹出对话框，定位设置为接触,即弹簧上面和阀杆底面接触，单击“应用”按钮，单击“确定”按钮，最终装配模型如图2-44所示。 图2-44  弹簧模型 5．继续单击打开 图标，系统弹出“部件名”对话框，根据路径选择部件JIAODIAN, 单击“OK”按钮，弹出 “组件预览”对话框，使胶垫和阀体底部进行接触定位，单击“应用”按钮，如图2-45所示。 图2-45  胶垫模型 6．继续单击打开 图标，系统弹出“部件名”对话框，根据路径选择部件TIAOJIELUOMU, 单击“OK”按钮，弹出 “组件预览”对话框，使用接触定位，单击“应用”按钮，如图2-46所示。 图2-46  调节螺母模型 7．继续单击打开 图标，系统弹出“部件名”对话框，根据路径选择部件SUOJINLUOMU，单击“OK”按钮，弹出 “组件预览”对话框，进行接触定位，单击“应用”按钮，如图2-47所示。 图2-47  锁紧螺母模型 8．继续单击打开 图标，系统弹出“部件名”对话框，根据路径选择部件SHOUBING, 单击“OK”按钮，弹出 “组件预览”对话框，进行接触及中心定位，单击“应用”按钮，如图2-48所示。 图2-48  手柄模型 9．继续单击打开 图标，系统弹出“部件名”对话框，根据路径选择部件XIAODING, 单击“OK”按钮，弹出 “组件预览”对话框，进行接触及中心定位，单击“应用”按钮，如图2-49所示。 图2-49  销钉模型 10．创建高质量图像 执行菜单栏中的“视图”、“可视化”、“高质量图像”命令，或者单击“形象化渲染”工具栏图标（高质量图像）激活该命令，系统弹出“高质量图像”对话框。方法选择照片般逼真的，单击“开始着色”按钮，生成高质量图像，如图2-50所示，正二测视图如图2-51所示，爆炸图如图2-52所示。 图2-50  真实着色图 图2-51  正二测视图 图2-52  爆炸图 总结 毕业设计是学生在最后学习阶段一次重要的设计训练与考核，是我们最后一次重要的作业，是我们进行自行学习的重要环节，况且也是学生毕业前的一段珍贵的经历。随着我国改革开放的不断深入，高等教育事业的发展，科学技术的不断进步，社会主义建设事业对现代大学生的要求越来越高，特别是在外语能力，计算机应用能力，工程实践能力及动手创新能力等方面，社会向高等教育和当代大学生提出了较高的要求。而毕业设计是整个大学学习中的有机组成部分，是完成专业学习目标的最后一个重要环节，因此搞好毕业设计是我们走出校门迈向社会的第一步。 时至今日即告完工，我从最初茫然到慢慢进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程经历很多，感慨万千。记得九月刚拿到毕业论文时，心情很紧张，去找了好多书来看，但是偏偏找不到对应的，很纠结，于是，经过多方面的资料查找与自我总结，终于把大纲确立下来了，于是开始研究软件，对手压阀进行设计，这期间遇到了很多问，于是与老师同学们讨论，进而又去网上搜了很多资料查找，终于准个把问题解决了，很有成就感。 这次毕业论文是我一次再学习再提高见证，在论文中我充分运用了在大学里学得主要知识，也使我学到了不少新的知识，任何在你认为难得的事情都是因为你没有很好把握或者准备工作没有做好，事前会很纠结与急躁，但是经过自己的一步一步的学习与验证，回头想来，其实不算什么，任何困难都是自己给的压力。 本次毕业设计老师在时间上规划很合理，使我在规定的时间能按时完成设计任务，但因由于本人设计水平有限，在设计过程中难免有错误之处，敬请各位老师批评指正。 参考文献 [1] 曹建东等．液压传动与气动技术．北京大学出版社 20011.1 [2] 王文斌等．机械设计手册．液压传动与控制.机械工业出版社 2007.3 [3] 戴国洪．SIEMENS NX6.0 数控加工技术．机械工业出版社 2010.3 [4] 石皋莲等．UG NX CAD 应用案例教程．机械工业出版社 2010.11 谢辞 毕业论文的顺利完成，在这里我要感谢老师和同学的不懈的帮助，感谢他们给我的宝贵的和建议，另外，我要感谢所有在大学传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良好的专业知识，这也是论文完成的基础。引其流时思其源，成吾学时念吾师。 在论文的写作过程，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。我还要感谢的指导老师李春雷老师，他给我们提供很多资料与指导，没有这样的帮助和知识的熏陶，我不会这么顺利完成毕业设计，在这里表示真心的感谢。 我会超越自我，努力学好专业知识，不辜负老师和家长的殷切期望。最后再次向大家表示衷心的感谢！