M1000A氣瓶的三維造型設計畢業(yè)論文.doc

本科畢業(yè)設計說明書（論文）第1頁共25頁1引言1.1三維設計的意義與作用現(xiàn)代計算機技術和CAD應用軟件技術的發(fā)展，決定了CAD應用應當以顯著提高設計質量和設計效率，明顯降低設計成本，充分縮短設計、生產(chǎn)準備周期，濃縮和提高優(yōu)秀的設計經(jīng)驗，提高整個設計技術的管理水平為目的1。三維CAD系統(tǒng)中的工程圖設計與一般二維設計系統(tǒng)不完全相同，三維CAD系統(tǒng)中的工程圖設計可以直接由三維模型投影而成，從而保證各個視圖的正確性，使用者只需要對視圖中個別線條進行調(diào)整，并標注工程符號，即可滿足工程圖紙的要求。三維模型設計中包括了產(chǎn)品完整的幾何結構，還可以從三維模型中產(chǎn)生其他各種視圖，除基本標準的三視圖外，還可生成軸測圖、向視圖、各種剖視圖、局部視圖等。在三維的CAD產(chǎn)品設計中，可以調(diào)節(jié)渲染所設計產(chǎn)品的一些基本屬性，如光源設置，模型屬性(顏色、透明度、反射系數(shù)等)，還可以設置模型的顏色、紋理、反射、景深、陰影等效果，從而達到渲染產(chǎn)品外觀的效果。從設計的觀點來看，人們頭腦中所構思的設計對象就是三維物體，因此，直接用三維實體形式來描述設計對象是最直觀、方便省力的設計方式。隨著三維CAD圖形技術的發(fā)展，使用三維設計的有如下優(yōu)勢：（1）三維模型比二維圖形更接近真實的對象。（2）三維模型可以轉變?yōu)槎鄠€視圖，并可在標注帶有尺寸的二維產(chǎn)品圖，從而獲得二者的最佳形式。這種從三維模型轉為二維圖形的優(yōu)點是：對于模型和任何修改將自動反映到相應的視圖上。（3）三維模型可生成具有真實感的渲染圖。產(chǎn)品圖是非常有價值的，但渲染圖常?？梢愿宄卣宫F(xiàn)一個設計，并有利于找出設計缺陷和驗證設計。（4）可直接作為不需要用圖紙的對象成型。通常，采用第三方面的程序將模型轉換為數(shù)控加工的格式2。只有在三維的CAD設計中，才可能建立進行有限元分析的原始基本數(shù)據(jù)，進而實現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)化設計。用三維模型在裝配狀態(tài)下進行零件設計，可避免實際的干涉現(xiàn)象起到事半功倍的作用。凡此種種，二維的繪圖設計只能在局部勉強達到。因此，采用三維設計是設計理念的一種變革，是CAD的真正應用的開始3,4。本科畢業(yè)設計說明書（論文）第2頁共25頁1.2CAD在三維設計中的應用三維CAD系統(tǒng)作為一種直觀、形象的設計輔助工具，可以幫助設計人員建立產(chǎn)品的三維模型。隨著計算機軟件和硬件技術的發(fā)展以及數(shù)學方法的引入，計算機三維技術得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應用，包括建筑、機械上的工程應用和特殊效果的設計等，尤其是在現(xiàn)代加工技術下，數(shù)控加工設備對零件的三維模型依賴越來越高，通過使用CAM軟件對零件的三維模型的處理來實現(xiàn)零件的數(shù)控加工設計5，就會及早取得經(jīng)濟和技術效益，因為它是CAD應用發(fā)展的必然趨勢。隨著CAD產(chǎn)品的不斷升級更新，它的三維設計功能會越來越強大。一方面對產(chǎn)品進行造型設計、外觀設計，完成后的三維實體模型圖像逼真，可用于制作產(chǎn)品樣本、宣傳樣本等；另一方面，通過進行裝配仿真、機構運動仿真來進行尺寸干涉檢查和運動干涉檢查，能及時發(fā)現(xiàn)設計中的錯誤，實現(xiàn)產(chǎn)品設計尺寸的“無差錯設計”。CAD軟件主要用來繪制工程圖，由于其強有力的圖形處理功能吸引了眾多的用戶使用，又由于CAD系統(tǒng)方便的二次開發(fā)環(huán)境吸引了眾多專業(yè)人員支開發(fā)它，因此CAD系統(tǒng)功能將會越來越強，使用會更加方便。1.3國內(nèi)外氣瓶的發(fā)展現(xiàn)狀在經(jīng)濟高速發(fā)展的現(xiàn)代社會中，氣瓶制造業(yè)被認為屬于朝陽工業(yè)范疇6。多年來，我國氣瓶行業(yè)走過了從無到有，從小到大的道路。隨著國家經(jīng)濟建設需求的增長，更主要是氣體工業(yè)的發(fā)展，帶動了氣瓶制造業(yè)的興起和發(fā)展。從1957年設計制造了第一批40升15Mpa級鋼質無縫氣瓶開始，到以后相應的鋁合金無縫氣瓶，液化石油氣鋼瓶,各種焊接氣瓶以及近幾年開發(fā)的高強鋼無縫氣鋼瓶，汽車用液化石油氣鋼瓶等等。中國是大量生產(chǎn)和使用氣瓶的國家，已經(jīng)是國際上不容忽視的氣瓶大國。但是應該承認我國的氣瓶產(chǎn)品還存在著普通產(chǎn)品低檔化，高、精、尖、特產(chǎn)品制造能力存在著空白或尚屬起步階段。正如其它行業(yè)，氣瓶行業(yè)具有著自身獨特的規(guī)律和周期。在國外氣瓶行業(yè)不斷的經(jīng)歷著成長和發(fā)展。90年代的復合氣瓶市場，日本政府批準了復合氣瓶，從美國到日本及其它亞洲國家的出口量劇增。1991年商用碳纖維的價格驟跌，意味著以碳纖維為增強材料的商用復合氣瓶成本會降低。美國市場在70年代末，80年代初投入使用的第一批復合氣瓶開始陸續(xù)達到5O年使用壽命的極限，更新復合氣瓶的市場商機開始顯現(xiàn)出來。英國、德國和其它歐洲國家于1993年允許碳纖維復合氣瓶的銷售，到1996年出本科畢業(yè)設計說明書（論文）第3頁共25頁口到歐洲的碳纖維復合氣瓶數(shù)量急劇增。1996年年底，危品辦批準了碳纖維復合氣瓶在美國市場的銷售。1997年，碳纖維復合材料氣瓶進入美國市場，比玻纖維復合氣瓶減輕重量約40。這些變化極大的刺激著復合氣瓶的市場需求、產(chǎn)量和技術創(chuàng)新。目前復合材料氣瓶在美國的研究發(fā)展動向主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是燃料整體供給系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將普通的CNG復合氣瓶裝入一個復合材料制成的保護殼內(nèi)，里面填充有防沖撞的泡沫，氣瓶與匯流管路相連，并有一個總閥門和減壓裝置，這樣可以減少系統(tǒng)部件。保護殼將氣瓶完全包裹起來，并裝有簡易把手和安裝支架，這樣看起來，無論是尺寸還是外觀，都與普通的汽油箱很相似。二是氣瓶的重量趨向更輕，成本趨向更低。三是氫燃料貯氣瓶。四是復合材料儲能器。五是航空用氣瓶。1.4本文主要工作在經(jīng)濟高速發(fā)展的現(xiàn)代化社會中，氣瓶制造業(yè)也不斷朝著高、精、尖、特產(chǎn)品發(fā)展。隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，氣瓶越來越多的被使用在經(jīng)濟建設和社會生活中。而在現(xiàn)代化的制造企業(yè)中都普遍采用計算機輔助設計軟件來進行產(chǎn)品的設計工作，能夠運用計算機輔助設計軟件設計一種安全、低成本、使用壽命長的氣瓶以滿足應用需求將會越來越受歡迎。本文采用SolidWorks，以一個實際的產(chǎn)品M200A氣瓶為研究對象設計了M1000A氣瓶，制作了該氣瓶所有零部件的三維構造模型和非標準零件的工程圖以及產(chǎn)品的裝配圖。在此基礎上，出于制造的目的，形象地分析它們零部件之間的相互關系，將裝配圖按照零部件的配合條件產(chǎn)生爆炸試圖。本科畢業(yè)設計說明書（論文）第4頁共25頁2M1000A氣瓶的總體設計2.1幾種氣瓶結構性能簡介2.1.1鋁合金內(nèi)膽纖維全纏繞氣瓶該氣瓶內(nèi)膽以優(yōu)質6061鋁合金材料，經(jīng)沖壓、拉伸、熱處理、數(shù)控旋壓收口、內(nèi)表面處理等工序加工制作而成。內(nèi)膽壁厚均勻、壁厚差小，肩、底形狀精度高、一致性強，內(nèi)表面采用陽極氧化處理，具有更加良好抗腐蝕性能。氣瓶纏繞層采用進口優(yōu)質碳纖維、環(huán)氧樹脂等原材料，經(jīng)數(shù)控纏繞、高溫固化等工序加工而成。較金屬氣瓶具有更優(yōu)良的綜合性能，工作壓力大幅度提高，儲氣量增加，重量減輕約50%，具有更好的耐腐蝕性、絕緣性、減震性和安全性。可以在消防隊員或救護人員進入煙霧、毒氣、粉塵或缺氧等惡劣環(huán)境時提供有效的呼吸系統(tǒng)保護，廣泛應用于消防、礦山、化工、冶金、石油、電力、醫(yī)療、防暴、天然氣汽車等領域。造型如圖2.1所示。圖2.1鋁合金內(nèi)膽