【正文】 10 球閥中各結(jié)構(gòu)組成部分的材料 10 球閥的密封性 10 ． 1 影響球閥密封性的主要因素 11 第四章球閥的維護(hù)、保養(yǎng)、安裝和使用等注意事項 11 操作 11 維護(hù)、保養(yǎng)、安裝和使用注意事項 11 13 球閥的部分參數(shù)等級 13 主要零部件材料和設(shè)計采用標(biāo) 準(zhǔn) 13 第五章 固定球閥實體模型的建立 14 14 用 Pro/E 構(gòu)建球閥三維實體模型 14 用 Pro/E 構(gòu)建球閥三維實體模型 16 閥體零件的實體構(gòu)建 16 閥體零件的部分裝配 24 閥體零件、 組件的總裝配 25 結(jié)論 27 致謝 28 參考文獻(xiàn) 29 前 言 近 年來，高等職業(yè)教育迅速發(fā)展。為我國的職業(yè)教育事業(yè)帶來了蓬勃生機(jī)，數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用作為一門新興行業(yè)，在國內(nèi)外機(jī)械加工中，具有舉足輕重的地位。數(shù)控機(jī)床作為一種高智能產(chǎn)品，它以結(jié)構(gòu)靈活多變，加工精度高，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，特別適應(yīng)多品種，小批量，產(chǎn)品更新周期快的特點，深受廣大生產(chǎn)企業(yè)的青睞。作為一名畢業(yè)生，經(jīng)過三年的職業(yè)教育，按照老師的要求，綜合運用所學(xué)知識，通過查找資料，能否保質(zhì)保量地完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，是檢驗畢業(yè)生合格與否標(biāo)準(zhǔn)。本人經(jīng)過周密思考，認(rèn)真總結(jié)，仔細(xì)篩選，決定設(shè)計球閥，它綜合運用了所學(xué)專業(yè)知識，充分運 用了數(shù)控機(jī)床加工的各項功能，具有典型代表性。設(shè)計內(nèi)容包括： 1 摘要， 2 目錄， 3 球閥及各部件的 功用與用途 ， 4 三維建模造型圖 5 結(jié)論與張望 6 參考文獻(xiàn)。 第一章 緒論 課題研究的背景 國內(nèi)外控制閥的發(fā)展現(xiàn)狀 從 19 世紀(jì)控制閥應(yīng)用在蒸汽機(jī)開始直到今天，控制閥已經(jīng)發(fā)展成為全球年產(chǎn)值約為 200 億美元的產(chǎn)業(yè)，而且隨著全球性工業(yè)化的發(fā)展，保持著穩(wěn)定的增長。目前 ， 全球的控制閥市場如同大部分工業(yè)品一樣被三個經(jīng)濟(jì)體瓜分，分別是美國為代表的北美經(jīng)濟(jì)體，以德國、英國、法國為代表的歐盟地區(qū)，和 以日本為代表的亞太地區(qū)。 美國作為世界上的頭號經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國，美國的閥門工業(yè)從二戰(zhàn)后初期的全球一半產(chǎn)值下降到現(xiàn)在的 30%左右，仍然是全球的最大的閥門供應(yīng)商。據(jù)美國閥門協(xié)會統(tǒng)計，美國閥門協(xié)會有超過 110 家企業(yè)，年產(chǎn)值超過 40 億美元。隨著美國公司國際化程度的不斷加強(qiáng)，閥門企業(yè)開始通過收購本土以及世界其它國家的企業(yè)來擴(kuò)大自己的市場份額，增強(qiáng)競爭力。由于企業(yè)之間的收購不斷加劇，如今美國的閥門企業(yè)多數(shù)屬于某個超大型跨國公司的一部分。著名的 TYCO 流體控制公司是年度銷售額 340 億美元的 TYCO 國際的子公司； MASONEILAN 公司是 DRESSER 工業(yè)公司的一部分，其年銷售額超 過 3 億美元； 1984 年就在中國開展業(yè)務(wù)的 FISHER控制閥由于進(jìn)入中國較早，其產(chǎn)品已經(jīng)成為中國教科書的樣板，其母公司EMMERSON 集團(tuán)的銷售額已超過 140 億美元 。 德國作為歐盟經(jīng)濟(jì)體的火車頭，德國的經(jīng)濟(jì)在二戰(zhàn)后得到了迅速的恢復(fù)，德國產(chǎn)品憑借其優(yōu)良的質(zhì)量迅速占領(lǐng)了歐洲市場，并隨著中國的對外開放來到了中國。目前德國的閥門生產(chǎn)企業(yè)有 170 多家，產(chǎn)值超過 22 億歐元，其中出口率為50%左右。德國的閥門企業(yè)一直保持著中小型私營企業(yè)的特點，目前剛剛開始類似美國的企業(yè)并 購，但還沒有形成類似美國的大的跨國公司。德國的控制閥企業(yè)多數(shù)屬于專業(yè)性很強(qiáng)的公司，在某一類產(chǎn)品的研究、設(shè)計制造方面都有自己的獨到之處。 SAMSON 公司作為德國控制閥行業(yè)的領(lǐng)軍者，銷售額超過 4 億歐元，從1909 年發(fā)明的波紋管開始，一直在控制閥領(lǐng)域保持技術(shù)和質(zhì)量的領(lǐng)先。 AUMA 公司是世界上最大的專業(yè)生產(chǎn)控制閥用的電動執(zhí)行器的企業(yè)之一，銷售額在 億歐元左右，其在電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的技術(shù)領(lǐng)先使其保持著巨大的競爭優(yōu)勢。 日本作為世界第二的經(jīng)濟(jì)體，日本的閥門企業(yè)共有 706 家，但其中 15 家的產(chǎn)值占到了整個市場的 70%。日 本閥門市場的總產(chǎn)值約為 6 億美元，控制閥是其出口的主要產(chǎn)品。作為中國的近鄰，日本的控制閥企業(yè)早在 60 年代就來到中國，至今為止，日本的控制閥企業(yè)是目前國內(nèi)合資企業(yè)的最大的合作外方。 YAMATAKE、KOSO 等幾家日本最著名的控制閥生產(chǎn)商目前和國內(nèi)的多家公司進(jìn)行了合資，其產(chǎn)品由于價格適中，質(zhì)量較好，迅速占領(lǐng)了國內(nèi)的中低端市場。同樣，在日本本國生產(chǎn)的控制閥在制造質(zhì)量和技術(shù)上領(lǐng)先于合資企業(yè)，保持著在高端市場的競爭力。 目前我國閥門生產(chǎn)企業(yè)約有 5000 多家，但大多起點低，規(guī)模小，科研開發(fā)能力弱，只能參照國外的一些產(chǎn)品結(jié) 構(gòu)和樣機(jī)，做一些消化吸收的工作。造成這種局面的原因主要有以下兩個方面：首先，從科研人員組成及經(jīng)費投入情況來看，目前國內(nèi)閥門行業(yè)科研人數(shù)不到職工人數(shù)的 10%，科研經(jīng)費的投入小于年產(chǎn)值的3%；在國外，科研經(jīng)費的投入達(dá)到年產(chǎn)值 4%的企業(yè)，只能勉強(qiáng)維持生產(chǎn)。其次，在勞動生產(chǎn)率方面，美國每人每年 萬美元，日本每人每年 萬美元，而我國平均每人每年只有 3 萬元人民幣。落差如此之大，國內(nèi)閥門制造企業(yè)也就無法在市場上產(chǎn)生震憾力，與同行業(yè)國際知名企業(yè)的競爭就更加困難。要盡快改變這種現(xiàn)狀， 不僅要進(jìn)行資產(chǎn)重組，更重要的是提 高閥門的設(shè)計水平及產(chǎn)品質(zhì)量。 當(dāng)前， 控制閥 生產(chǎn)行業(yè)正處于一個非常有利的發(fā)展時期。這主要得益于國家經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，固定資產(chǎn)投資逐步擴(kuò)大。尤其是西氣東輸、西電東送、南水北調(diào)等工程的開工建設(shè)，需要大量的 控制閥 產(chǎn)品與之配套；再加上入世后，國際貿(mào)易門檻降低以及發(fā)達(dá)國家調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使我國 控制閥 產(chǎn)品的加工制造面臨更大的發(fā)展空間。 國內(nèi)外的研究動態(tài) 以球體作為關(guān)閉件的閥門，成為球閥。球閥是上世紀(jì) 50 年代問世的一種新型閥門，但它是近幾年來發(fā)展最快的閥門品種之一。特別是在美、德、日、法、意、西、英等工業(yè)發(fā)達(dá)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(kuò)大，并向高溫、高壓、大口經(jīng)、高密封性、長壽命、優(yōu)良的調(diào)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(biāo)均達(dá)到較高水平，并已部分取代閘閥、截止閥、節(jié)流閥。它在航天、石油化工、長輸管線、輕工食品、建筑等許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用。 閥體是球閥的主要承載結(jié)構(gòu)，具有幾何形狀復(fù)雜、作用載荷復(fù)雜、支撐結(jié)構(gòu)和約束復(fù)雜的特點。閥體結(jié)構(gòu)的設(shè)計是否合理，將直接影響球閥的使用性能。因此，在對球閥進(jìn)行動態(tài)分析時，其主要的分析部件就是閥體。 球閥閥體的結(jié)構(gòu)分析和計算主要有兩種方法 :經(jīng)典力學(xué)方法和有限元計算方法。經(jīng)典力學(xué)方法需要對受力系統(tǒng)作大量簡化和假設(shè)，且計算繁雜、精度差，影響球閥結(jié)構(gòu)的合理化和可靠性 [1]。有限元法是在近幾年代發(fā)展起來的強(qiáng)有力的數(shù)值分析方法，它通過計算機(jī)實體建模對閥體結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)或動態(tài)特性分析，找出其結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵部分，從而進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。它使復(fù)雜的工程分析問題迎刃而解，而且由于分析軟件和計算機(jī)硬件處理技術(shù)的高速發(fā)展，計算效率高，實際應(yīng)用越來越廣泛。 目前，國內(nèi)外在結(jié)構(gòu)動態(tài)領(lǐng)域的研究十分活躍，特別是美國、西歐等一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，十分重視關(guān)于結(jié)構(gòu)動態(tài)涉及問題的研究，并將 其列為結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域的重點發(fā)展方向之一。而我國在這一領(lǐng)域的研究還比較落后。結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的 內(nèi)容十分豐富，涉及現(xiàn)代動態(tài)分析方法、計算機(jī)技術(shù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)力學(xué)理論、設(shè)計方法學(xué)等眾多學(xué)科范圍，目前還沒有形成一套完整的結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計理論方法和體系 [2]。 結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的主要內(nèi)容包括兩個方面：一是建立一個切合實際的結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型；二是選擇有效的結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計方法。其過程是：對滿足工作性能要求的產(chǎn)品初步設(shè)計圖樣或需要改進(jìn)的產(chǎn)品實物進(jìn)行力學(xué)建模，并作動態(tài)特性分析，然后根據(jù)實際情況，給出其動態(tài)特性的要求或預(yù)定的動態(tài)射擊目標(biāo)再按結(jié)構(gòu)動 力學(xué)的“正”、“逆”問題求解其結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)或進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改 [4]。 我國控制閥 行業(yè)要發(fā)展就一定要實施技術(shù)創(chuàng)新，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，要大力研制開發(fā)一些技術(shù)含量高、勞動附加值高、具有國際領(lǐng)先水平的 控制閥 產(chǎn)品 ，以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)對控制閥的需求。有限元分析方法在國內(nèi)已開始普遍應(yīng)用于球閥閥體的結(jié)構(gòu)分析，研究方向也由單純靜力分析向參數(shù)化建模、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和動態(tài)特性等擴(kuò)展，而且將有限元分析