【文章內(nèi)容簡介】 。未來的 CAD/CAM 技術將為新產(chǎn)品開發(fā)提供一個綜合性的網(wǎng)絡環(huán)境支持系統(tǒng)，全面支持異地的、數(shù)字化的、采用不同設計哲理與方法的設計工作。 用 CAD/CAM 技術實現(xiàn)產(chǎn)品設計到數(shù)控加工 5 2 閥門概述 閥門是各種流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有導流、截止、調(diào)節(jié)、節(jié)流、防止逆流、分流或溢流卸壓等功能，廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、長輸管線等工業(yè)領域。 閥門的控制介質(zhì)復雜，可以是空氣、水、蒸汽、煤氣、煙氣以及各種腐蝕性介質(zhì)，也可以是泥漿、油品 、液態(tài)金屬和放射性流體；閥門與管道的連接方式有法蘭連接、螺紋連接、焊接連接等。 用于流體控制的閥門，從最簡單的截斷裝置到極為復雜的數(shù)控系統(tǒng)，其品種和規(guī)格繁多。閥門的通徑小至用于宇航的十分微小的儀表閥，大致通徑達 10m 、重十幾噸的工業(yè)管路用閥。閥門可用于控制空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性化學介質(zhì)、泥漿、液態(tài)金屬和放射性物質(zhì)等各種類型的流體流動。 閥門的工作壓力可從 到 1000MPa 的超高壓。工作溫度從 269℃的超低溫到 1430℃的高溫。閥門可以采用多種傳動方式，如手動、氣動、液動、電動、電 氣或電 液 聯(lián)動及電磁驅(qū)動等；可以在壓力、溫度及其他形式傳感信號的作用下，按預定的要求動作，或者不依靠傳感信號而進行簡單的開啟或關閉。閥門依靠驅(qū)動或自動機構使啟閉件座升降、滑移、旋擺或回轉(zhuǎn)運動，從而改變其流到面積的大小以實現(xiàn)其控制功能。 目前：國內(nèi)各類閥門生產(chǎn)企業(yè)約有 6000 多家，閥門行業(yè)的年產(chǎn)值約為 3130400 億元人民幣，閥門生產(chǎn)在我國的國民經(jīng)濟中發(fā)揮著重要的作用。隨著世界制造業(yè)中心逐步向我國轉(zhuǎn)移，國內(nèi)的閥門制造業(yè)也發(fā)生了一系列重大變化：． 1)閥門產(chǎn)品呈現(xiàn)出大型化、高參數(shù)化、高可靠性、自動化、成套化等趨勢，且隨 著數(shù)量越來越大，檔次也越來越高，技術密集程度及附加值大幅度提高； 2)生產(chǎn)模式由過去的大批量、少品種向小批量、多品種以及按用戶訂貨要求制造的方向發(fā)展，需求的多樣化使產(chǎn)品結(jié)構日益復雜； 3)企業(yè)由于受到市場壓力的作用，目前大多存在以銷定產(chǎn)的情況，供貨周期短，產(chǎn)品的質(zhì)量、交貨期和價格己成為影響企業(yè)競爭力的三個決定因素。 上述情況使國內(nèi)閥門制造業(yè)面臨著一個共同的問題，即如何采用先進的閥門產(chǎn)品設計技術，提高產(chǎn)品設計的工作效率，縮短開發(fā)和制造周期，提高企業(yè)的市場競爭力。在此基礎上，使企業(yè)具有較強的應變能力，能夠快速響 應用戶的各項要求，并能根據(jù)技術發(fā)展和市場需求的變化，及時調(diào)整產(chǎn)品的類型和結(jié)構。 閥門的種類很多，且有很多的分類方法。 （ 1） .按作用和用途分類 沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文） 6 1）截斷閥類 主要用于截斷或接通介質(zhì)流。包括閘閥、截止閥、隔膜閥、旋塞閥、球閥、蝶閥等。 2）調(diào)節(jié)閥類 主要用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量、壓力等。包括調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥、減壓閥等。 3）止回閥類 用于阻止介質(zhì)倒流。包括各種結(jié)構的止回閥。 4） 分流閥類 用于分配、分離或混合介質(zhì)。包括各種結(jié)構上分配閥和疏水閥等。 5）安全閥類 用于超壓安全保護。包括各種類型的安 全閥。 （ 2） .按主要參數(shù)分類 1） 按壓力分類 ① 真空閥 工作壓力低于大氣壓的閥門。 ② 低壓閥 公稱壓力 PN≤ 的閥門。 ③ 中壓閥 公稱壓力 的閥門。 ④ 高壓閥 公稱壓力 的閥門。 ⑤ 超高壓閥門 公稱壓力 PN≥ 100MPa 的閥門。 2）按介質(zhì)的工作溫度分類 ① 高溫閥 T＞ 450℃的閥門。 ② 中溫閥 120℃≤ T≤ 450℃的閥門。 ③ 常溫閥 40℃≤ T≤ 120℃的閥門。 ④ 低溫閥 100℃≤ T40℃的閥門。 ⑤ 超低溫閥門 T＜ 100℃的閥門。 3）按閥體材料分類 ① 非金屬材料閥門 如陶瓷閥門、玻璃鋼閥門、塑料閥門。 ② 金屬材料閥門 如銅合金閥門、鋁合金閥門、鉛合金閥門、鈦合金閥門、蒙乃爾合金閥門、鑄鐵閥門、碳鋼閥門、低合金鋼閥門、高合金鋼閥門。 ③ 金屬閥體襯里閥門 如襯鉛閥門、 襯塑料閥門襯搪瓷閥門。 用 CAD/CAM 技術實現(xiàn)產(chǎn)品設計到數(shù)控加工 7 （ 3） .通用分類法 這種方法即按原理、作用又按結(jié)構劃分，是目前國內(nèi)、國際最常用的分類方法。一般分為：閘閥、截止閥、旋塞閥、球閥、蝶閥、隔膜閥、止回閥、節(jié)流閥、安全閥、減壓閥、疏水閥、調(diào)節(jié)閥。 （ 4） .根據(jù)閥門與管道連接方式可分 ： 1） . 法蘭連接閥門：閥體帶有法蘭，與管道采用法蘭連接的閥門。 2） .螺紋連接閥門：閥體帶有內(nèi)螺紋或外螺紋，與管道采用螺紋連接的閥門。 3） .焊接連接閥門：閥體帶有焊口，與管道采用焊接連接的閥門。 4） .夾箍連接閥門：閥體上帶有夾口，與管道采用夾箍連接的閥門。 5） .卡套連接閥門：采用卡套與管道連接的閥門。 三通閥用于控制管路的開與閉。閥體的下方與進水管相連，左、右兩端接出水管（也可以堵住一個通道，只接一個水管）。按下手柄時，閥門克服彈簧 彈力，打開管路，液體從下端流向右端出水管。放開手柄，由于彈簧的彈力作用，閥門復位，通道即被堵死。其中，彈簧起到預緊作用。其連接方式為螺紋連接。 三通閥是一種安全閥，也是一種調(diào)節(jié)閥，一種截斷閥。三通閥不僅可以防止介質(zhì)的倒流，也可以起到調(diào)節(jié)介質(zhì)流量大小的作用，其最基本的用途就是接通或斷開回路，因此，也是一種截斷閥。 三個管道連接口具有通常的合流 (流體混合 )或分流 (流體分散 )作用?？捎糜诨鞙卣{(diào)節(jié)，減溫減壓器減溫水配比調(diào)節(jié)，換熱器調(diào)節(jié)及兩種介質(zhì)的混合及切換等，利用一個三通閥可代替兩個兩通閥并是調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡化 。 其適用介質(zhì) 可以是水、蒸汽、空氣，亦或是油品，主要適用于水介質(zhì)。 閥門設計特點 閥門作為一類通用的機械產(chǎn)品，其產(chǎn)品設計知識具有一般機械設計知識的特點。同時，閥門產(chǎn)品在結(jié)構和設計上又有不同于一般機械產(chǎn)品的特殊之處。因此，針對閥門產(chǎn)品的結(jié)構特點和設計過程，確定其產(chǎn)品設計的領域知識構成，必須遵循閥門行業(yè)和各自生產(chǎn)企業(yè)所特有的設計規(guī)范，閥門產(chǎn)品設計中涉及相關的工業(yè)標準、設計準則、設計經(jīng)驗、設計實例等多方面的設計知識 ， 是實現(xiàn)閥門產(chǎn)品設計知識支持首先要解決的問題。 閥門作為管路系統(tǒng)中的一個重要組 成部分，應該保證安全的可靠地執(zhí)行管道系統(tǒng)對閥門提出的使用要求。因此，閥門的設計必須滿足工作介質(zhì)的壓力、溫度、腐蝕、流體特性以及操作、制造、安裝、維修等方面對閥門提出的全部要求。 以下是閥門設計所必須 具備的基本數(shù)據(jù)； （ 1） 閥門用途或分類； 沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文） 8 （ 2） 介質(zhì)的工作壓力； （ 3） 介質(zhì)的工作溫度； （ 4） 工作介質(zhì)的物理、化學性能； （ 5） 公稱通徑； （ 6） 結(jié)構長度； （ 7） 與管道的連接形式； （ 8） 閥門的操作方法； ．閥門設計程序 機械產(chǎn)品，包括閥門產(chǎn)品的設計程序，目前基本上采用典型的“三段設計法”，即 設計程序分為：初步設計、技術設計、工作圖設計三個階段。 1)產(chǎn)品系列化程度高：閥門產(chǎn)品種類繁多，同類產(chǎn)品系列化程度較高，閥門產(chǎn)品的系列化通常在公稱通徑、公稱壓力與驅(qū)動方式三個維數(shù)方向展開，如圖 31 所示。 圖 2）總體構成相似：各類閥門產(chǎn)品在結(jié)構上主要由閥門主體結(jié)構與驅(qū)動裝置兩大組 成部分構成。通常，閥門產(chǎn)品主體結(jié)構由企業(yè)自行設計制造；驅(qū)動裝置主要向相關 配套廠家直接訂貨，或向相關廠家定制主要部件 (如氣缸、液缸等 )，而自行設計 制造必要的支撐構件。因此，閥門產(chǎn)品的設計開發(fā)工作，主要集中在閥門主體結(jié)構上。 3)同類閥門產(chǎn)品主體結(jié)構相同和相似，遵循基本一致的產(chǎn)品設計規(guī)范和設計流 程，適合采用變型設計和參數(shù)化設計。 閥門產(chǎn)品的總體結(jié)構設計規(guī)范 閥門的總體結(jié)構設計基于管路系統(tǒng)對閥門提出的使用要求，即閥門設計應滿足 工作介質(zhì)的壓力、溫度、腐蝕、流體特性以及操作、制造、安裝、維修等方面對閥門提出的全部要求。 用 CAD/CAM 技術實現(xiàn)產(chǎn)品設計到數(shù)控加工 9 根據(jù)使用要求和相關設計標準，確定閥門產(chǎn)品的總體設計要求，包括：公稱通徑、公稱壓力、結(jié)構長度、連接形式、工作溫度、適用介質(zhì)、驅(qū)動方式等。上述總 體設計數(shù)據(jù)，作為閥門主要結(jié)構和性能參數(shù)，導航和影響了整個產(chǎn) 品的詳細結(jié)構設計過程，決定了產(chǎn)品各結(jié)構構件參數(shù)的組成、選擇和驅(qū)動。因此 ， 可將上述參數(shù)定義為產(chǎn)品實例的索引屬性，作為產(chǎn)品級實例檢索與重用的依據(jù)。 閥門產(chǎn)品設計的基本流程如圖 32 所示 。 圖 閥門產(chǎn)品設計流程圖 閥門產(chǎn)品的設計依據(jù)管路要求分類進行，一般遵循以下設計流程。 1)總體設計要求的確定：根據(jù)使用要求和設計規(guī)范確定閥門產(chǎn)品的總體設計要求。 2)主體結(jié)構關鍵參數(shù)的確定：依據(jù)總體設計要求，參照經(jīng)驗數(shù)據(jù)、運用相關設計校核算法確定閥門主體關鍵零部件的技術參數(shù)，如閥體壁厚、閥板厚度、蝶閥閥桿軸徑、盲板閥絲桿直徑等。 3)主體結(jié)構設計：閥門主體結(jié)構的設計依據(jù)總體設計要求及關鍵技術參數(shù)，按零部件的關聯(lián)關系和設計順序依次進行。 沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文） 10 4)驅(qū)動裝置的選擇和設計：主體結(jié)構設計完成后，依據(jù)驅(qū)動要求和連接要求進行驅(qū)動裝置的選擇或設計，進而完成整個閥門產(chǎn)品的設計。 閥門維護保養(yǎng)中常見問題和注意事項 日常閥門維護保養(yǎng) ： (1） 閥門應存干燥通風的室內(nèi)，通路兩端須堵塞。 (2)長期存放的閥門應定期檢查，清除污物，并在加工面上涂防銹油。 (3)安裝后，應定期進行檢查，主要檢查項目： 1）密封面磨損情況。 2）閥桿和閥桿螺母的梯形螺紋磨損情況。 3）填料是否過時失效，如有損壞應及時更換。 4）閥門檢修裝配后，應進行密封性能試驗。 運行中的閥門，各種閥件應齊全、完好。法蘭和支架上的螺栓不可缺少，螺紋應完好無損，不允許有松動現(xiàn)象。手輪上的緊固螺母，如發(fā)現(xiàn)松動應及時擰緊，以免磨損連接處或丟失手輪和銘牌。手輪如有丟失，不允許用活扳手代替，應及時配齊。填料壓蓋不允許歪斜或無預緊 間隙。對容易受到雨雪、灰塵、風沙等污物沾染的環(huán)境中的閥門，其閥桿要安裝保護罩。閥門上的標尺應保持完整、準確、清晰。閥門的鉛封、蓋帽、氣動附件等應齊全完好。保溫夾套應無凹陷、裂紋。 不允許在運行中的閥門上敲打、站人或支承重物；特別是非金屬閥門和鑄鐵閥門，更要禁止 閥門產(chǎn)品市場趨勢 閥門產(chǎn)品市場走向，據(jù)分析，在今后一段時間主要趨勢如下： (1).隨著石油開發(fā)向內(nèi)地油田和海上油田的轉(zhuǎn)移，以及電力工業(yè)由 30 萬千瓦以下的火電向 30 萬千瓦以上的火電及水電和核電發(fā)展，閥門產(chǎn)品也應依據(jù)設備應用領域變化相應 改變其性能及參數(shù)。 (2)．城建系統(tǒng)一般采用大量低壓閥門，并且向環(huán)保型和節(jié)能型發(fā)展，即由過去使用的低壓鐵制閘閥逐步轉(zhuǎn)向環(huán)保型的膠板閥、平衡閥、金屬密封蝶閥及中線密封蝶閥過渡。輸油、輸氣工程向管道化方向發(fā)展，這又需要大量的平板閘閥及球閥。 (3)．能源發(fā)展的另一面就是節(jié)能，所以從節(jié)約能源方面看，要發(fā)展蒸汽疏水閥，并向亞臨界和超臨界的高參數(shù)發(fā)展。 (4)．電站的建設向大型化發(fā)展，所以需用大口徑及高壓的安全閥和減壓閥，同時也需用快速啟閉閥門。 (5)．成套工程的需要，閥門供應由單一品種向多品種和多規(guī)格發(fā)展 。一個工程項目所需的閥門，由一家閥門生產(chǎn)廠家全部提供的趨勢越來越大 用 CAD/CAM 技術實現(xiàn)產(chǎn)品設計到數(shù)控加工 11 三． Pro/E 設計概述 Pro/Engineer 功能簡介 Pro/E 是美國 PTC 公司旗下的產(chǎn)品 Pro/Engineer 軟件的簡稱。 Pro/E（ Pro/Engineer操作軟件）是美國參數(shù)技術公司（ Parametric Technology Corporation，簡稱 PTC）的重要產(chǎn)品。是一款集 CAD/CAM/CAE 功能一體化的綜合性三維軟件，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位，并作為當今世界機械 CAD/CAE/CAM 領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，是現(xiàn)今最成功的 CAD/CAM 軟件之一。 經(jīng)過 10 余年的發(fā)展， Pro/ENGINEER 已經(jīng)成為三維建模軟件的領頭羊。 PTC 的系列軟件包括了在工業(yè)設計和機械設計等方面的多項功能，還包括對大 型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。 Pro/ENGINEER 還提供了全面、集成緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。是一套由設計至生產(chǎn)的機械自動化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化、基于特征的實體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能的綜合性軟件。 Pro/E 第一個提出了參