【正文】 機械制造與自動化 指導(dǎo)老師姓名： 指導(dǎo)老師職稱： 機電系 /講師 姓名 : 基于 PRO/E的球閥的設(shè)計 3 填表時間： 2021 年 9 月 20 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 課題名稱 基于 PRO/E 的球閥的設(shè)計 系 別 機電工程學(xué)院 專業(yè) 機械制造與自動化 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 單位 /職稱 機電系 /講師 完成時間 2021 ②對球閥進行三維創(chuàng)新設(shè)計，虛擬裝配 ③對相應(yīng)零件進行工藝分析 畢業(yè)設(shè)計（論文）評審表 擬選題目： 基于 PRO/E 的球閥的設(shè)計 選題依據(jù)及研究意義： 學(xué)習(xí)閥門設(shè)計的基礎(chǔ)知識，復(fù)習(xí)機械制圖、工程力學(xué)、公差配合、材料力學(xué)等基礎(chǔ)知識；通過對閥門實物的測繪了解各 類閥門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能，了解閥門各個零件的加工工藝、裝配過程，初步了解閥門的使用及維修，清晰的認識閥門的設(shè)計和加工流程，鍛煉自己的專業(yè)能力，特別在機械制圖、材料力學(xué)和工程力學(xué)等方面能有提高。 第二周完成球閥裝配。在西方工業(yè)發(fā)達的國家，球閥的使用正在逐年不斷的上升，在我國，球閥被廣泛的應(yīng)用在石油煉制、長輸管線、化工、造紙、電力、市政、鋼鐵等行業(yè)，在國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的地位。 2 國內(nèi)外控制閥的發(fā)展現(xiàn)狀 6 球閥的工作原理 11 操作 16 閥體零件的實體構(gòu)建 姓名 : 基于 PRO/E的球閥的設(shè)計 11 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)濟體瓜分，分別是美國為代表的北美經(jīng)濟體，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)。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。同樣，在日本本 姓名 : 基于 PRO/E的球閥的設(shè)計 12 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。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。 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。其過程是：對滿足工作性能要求的產(chǎn)品初步設(shè)計圖樣或需要改進的產(chǎn)品實物進行力學(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)或進行結(jié) 構(gòu)修改 [4]。這一變形可以補償球體的制造精度和表面粗糙度，保證球閥的密封性能。在石油、石油化工、化工、電力、城市建設(shè)中，工作溫度在200 度以上的管路系統(tǒng)可選用金屬對金屬密封的球閥。 球閥它具有旋轉(zhuǎn) 90 度的動作，旋塞體為球體，有圓形通孔或通道通過其軸線。轉(zhuǎn)動扳手 9 處于不同位置時，流過閥的液體流量不同，從而起到控制液體流量的作用。 2． 結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。 8． 可 靠性高。 ． 2 球體 球體的通道應(yīng)是圓形的，球閥全開時應(yīng)保證球體通道與閥體通道在同一軸線上。 2． 定球球閥：其特點是球體與上下閥桿連成一體，球體可沿與閥門通道相垂直的軸線自由轉(zhuǎn)動，但不能沿通道軸線移動。其中二通球閥又分為直通式二通球閥和直角式二通球閥。 姓名 : 基于 PRO/E的球閥的設(shè)計 19 球閥的材料 球閥的基體材料通常包括不銹鋼系、硬質(zhì)合金系和特種合金系，因為這幾種材料有較好的高溫穩(wěn)定性。 姓名 : 基于 PRO/E的球閥的設(shè)計 20 ． 1 影響球閥密封性的主要因素 影響球閥密封性的主要因素有密封面的粗糙度和球體圓度參數(shù)。 ）時，閥關(guān)斷。 五） 閥門應(yīng)按照允許的工作位置安裝 , 但須注意檢修和操作的方便 。另外，安裝時的閥門應(yīng)是關(guān)閉狀態(tài)。 法蘭的緊固要避免用力不勻，應(yīng)按照對稱、交義的方向順序旋緊。特征是最小的建構(gòu)區(qū)塊，若以簡單的特征建構(gòu)模型，在修改模型時，更有彈性。 Pro/E 參數(shù)化草圖繪制需要經(jīng)過草圖圖元的繪制，草圖編輯與修改，草圖的幾何約束、草圖的尺寸約束這四個步驟。模型建立過程如下： 建立出密封圈的三維實體模型，如圖 410： 圖 410 密封圈的三維實體模型 姓名 : 基于 PRO/E的球閥的設(shè)計 30 閥座在球閥中的作用是支持密封圈用的，同樣也是一個旋轉(zhuǎn)體，可通過旋轉(zhuǎn)工具 按照其草繪截面旋轉(zhuǎn)得到。如圖417： 姓名 : 基于 PRO/E的球閥的設(shè)計 34 圖 4 17 閥桿和閥芯進行 組裝 閥體零件、組件的總裝配 將前面的組件通過彼此的約束進行最后的裝配，得到球閥完整的三維實體如圖 418 所示，圖 419 為球閥的爆炸分解圖 ： 圖 418 球閥總裝配圖 姓名 : 基于 PRO/E的球閥的設(shè)計 35 圖 419 球閥爆炸圖 姓名 : 基于 PRO/E的球閥的設(shè)計 36 結(jié)論 我的課題為不帶驅(qū)動裝置的球閥設(shè)計和三維建模 ,球閥的設(shè)計因為要涉及到復(fù)雜的尺寸計算，三維模型的建立，確實有一定難度。父母不僅在經(jīng)濟上承受了巨大的負擔(dān)，在心里上更有思子之情的煎熬與望子成龍的期待。 在此次的畢業(yè)設(shè)計中，我們遇到了許多以前從未遇到過的問題，但通過老師的指導(dǎo)和我們的努力，這些問題都得到了很好的解決。彈簧實體通過軟件中的軌跡掃描得到，螺旋掃描軌跡如圖 414： 圖 414 彈簧螺旋掃描軌跡 生成實體如圖 415： 圖 415 彈簧三維實體模型 姓名 : 基于 PRO/E的球閥的設(shè)計 33 閥體零件的部分裝配 完成固定球球閥各個零件的三維實體模型建立之后，就要利用 Pro/E 的裝配功能進行零件的裝配，為了裝配的方便，先將幾個聯(lián)系緊密的零件裝配起來，進行部分裝配。閥體的建模也是球閥中最為復(fù)雜的，特別是二維草繪截面的繪制要涉及很多的幾何和位置尺寸。如果 某一特征參考到其他特征時，特征之間即產(chǎn)生父 /子（ parent/child）關(guān)系。 主要零部件材料和設(shè)計采用標(biāo)準 閥體─ WCB 閥座─ 25 球體─ 2Cr13 閥桿─ 2Cr13 制造標(biāo)準 —— API 608 尺寸公差 —— GB/T 18042021m 的規(guī)定 材料標(biāo)準 —— ASME B14352 的規(guī)定 法蘭尺寸標(biāo)準 —— ASME 的規(guī)定 壓力試驗標(biāo)準 —— API 598 的規(guī)定 第五 章 固定球閥實體模型的建立 Pro/Engineer 是美國 PTC 公司的產(chǎn)品，于 1988 年問世。閥門要在指定的起吊位置上正確起吊，不得使閥門僅在 局部受力的情況下進行起吊或牽引。 九）安裝后應(yīng)定 時檢修 , 清楚內(nèi)腔的污垢 , 檢查密封面 , 閥桿螺母磨損情況 。 維護、保養(yǎng)、安裝和使用注意事項 維護保養(yǎng)注意要點 ： 一） 閥門應(yīng)放在干燥通風(fēng)的室 內(nèi) , 通徑兩端須密封防塵 。 8μ m。本文所設(shè)計的閥體采用鑄鐵 230— ，如耐熱、耐磨、耐腐蝕等；有良好的焊接性能，有利于鑄件的修補和組合，各部件結(jié)構(gòu)可設(shè)計勻稱，能抵抗變形。氣動球閥又分為活塞氣缸式和旋轉(zhuǎn)葉片式兩種。其中截球體球閥又分為弓形和扇形截球體球閥。 第三章 球閥的 類型、 結(jié)構(gòu) 及其材料 姓名 : 基于 PRO/E的球閥的設(shè)計 18 球閥類型 球閥的結(jié)構(gòu)形式和品種規(guī)格非常之多，根據(jù)其用途和特點大致可分為以下幾種： 浮動球球閥、固定球球閥、軌道球閥、 V 型球閥、 三通球閥 、不銹鋼球閥、鍛鋼球閥、卸灰球閥、抗硫球閥、三通球閥、氣動球閥、電動球閥、卡套球閥、焊接球閥。 缺點： ，造價昂貴，高溫中不易使用 。就可完成了全開或全關(guān)動作，所以很容易實現(xiàn)啟閉 ，啟閉時間少 ，便于遠距離的控制。 優(yōu)點： 1． 流體阻力小。此時液體通路被球心阻塞，呈關(guān)閉斷流狀 態(tài)。通孔的直徑略小于管道的內(nèi)經(jīng)，稱縮經(jīng)球閥。在低溫（深冷）裝置和管路系統(tǒng)中也可選用球閥?？梢钥闯?，目前，國內(nèi)己經(jīng)把有限元法作為控制閥的靜態(tài)