92化工储罐的建模与装配要点.docx

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92化工储罐的建模与装配要点

第1章综合实例

1.1化工储罐的建模与装配

【任务】

本实例首先创建一个储罐零件，然后根据创建好的储罐零件以及已有的垫圈、法兰、螺栓、螺母等零件，完成储罐的装配。

【知识点】

（1）创建回转特征；

（2）创建拉伸特征；

（3）创建基准平面；

（4）镜像特征；

（5）布尔操作；

（6）调整工作坐标系；

（7）创建草图；

（8）创建简单孔；

（9）阵列特征；

（10）添加组件；

（11）添加装配约束；

（12）通过WAVE几何链接器创建新组件；

（13）阵列组件。

【实例文件】

bolt.prt、flange.prt、hex.prt、washer.prt、cask.prt、assy_cask.prt

1.1.1完成零件cask的造型

完成零件cask的造型，关键变量D、Length、thick、h。

主要尺寸（单位：

毫米）：

椭圆封头Semimajor=100，Semimimor=50；

筒体内直径D=200，长Length=300，壁厚thick=10；

管接头：

内直径φ60，高h=50，壁厚5；

法兰盘：

外直径φ110，厚10；孔φ10。

图1.1零件cask

（1）绘制椭圆弧。

①选择【插入】|【曲线】|【椭圆】命令，弹出【点】对话框，如图1.2所示。

②系统提示指定椭圆中心，在【点】对话框中输入椭圆中心坐标（0，0，0）。

单击【确定】，弹出【椭圆】对话框。

③输入如图1.3所示的各参数，单击【确定】，结果如图1.4所示。

图1.2点对话框

图1.3椭圆对话框

图1.4创建椭圆弧

（2）创建椭圆形封头。

①选择【插入】|【设计特征】|【回转】命令，弹出如图1.5所示的【回转】对话框。

②如图1.6所示，选择上一步创建的椭圆弧作为截面曲线。

③选择基准坐标系的Y轴作为旋转轴，选择坐标原点作为旋转点。

④在【限制】选项区域中输入【开始】为0、【结束】为360。

⑤在【偏置】选项区域中，设置【偏置】为【两侧】，在【开始】和【结束】文本框中分别输入0和-10。

⑥单击【确定】，完成椭圆封头的创建。

图1.5回转对话框

图1.6创建椭圆封头

偏置距离的正负与偏置手柄的指向有关。

此处偏置手柄指向椭圆中心，故输入的偏置值为负。

（3）创建储罐筒体。

①选择【插入】|【设计特征】|【拉伸】命令，弹出【拉伸】对话框，如图1.7所示。

②设置选择条上的【曲线规则】为【面的边缘】，选择图1.8所示的面作为截面曲线。

③在【开始】和【结束】文本框中分别输入0和360。

④设置【布尔】为【求和】，系统自动选择已有的椭圆封头。

⑤单击【确定】，完成筒体的创建。

图1.7拉伸对话框

图1.8创建拉伸

（4）创建四个基准平面。

①选择【插入】|【基准/点】|【基准平面】命令，弹出【基准平面】对话框，如图1.9所示。

②在【类型】下拉选项中选择【按某一距离】。

③选择如图1.10所示的基准坐标系的X-Z平面作为【平面参考】，输入【距离】为150。

④选择【关联】复选框。

⑤单击【确定】，完成第一个基准平面的创建。

⑥以同样的方式创建另外三个基准平面。

其中，基准平面2的参考平面为基准坐标系的Y-Z平面，偏置距离为0；基准平面3的参考平面为基准坐标系的X-Y平面，偏置距离为110；基准平面4的参考平面为基准平面3，偏置距离为50。

⑦结果如图1.11所示。

图1.9基准平面对话框

图1.10创建第一个基准平面

图1.11创建四个基准平面

（5）镜像椭圆封头。

①选择【插入】|【关联复制】|【镜像特征】命令，弹出【镜像特征】对话框，如图1.12所示。

②在【相关特征】中选择【回转

（1）】，设置【镜像平面】为【现有平面】，选择图1.11所示的基准平面1作为镜像平面。

③单击【确定】，即在筒体的另一侧创建一个镜像椭圆封头，结果如图1.13所示。

图1.12镜像特征对话框

图1.13镜像椭圆封头

（6）求和。

①选择【插入】|【组合体】|【求和】命令。

②选择步骤2和步骤3创建的封头和筒体为【目标体】，选择步骤5创建的封头为【刀具体】。

③单击【确定】，得到储罐主体的基本外形。

（7）调整工作坐标系。

①隐藏基准坐标系。

②选择【格式】|【WCS】|【定向】命令，弹出【CSYS】对话框，如图1.14所示。

③在【类型】下拉选项中选择【三平面】，依次选择图1.15所示的基准平面1、基准平面2、基准平面3分别作为【X向平面】、【Y向平面】和【Z向平面】。

④单击【确定】。

图1.14CSYS对话框

图1.15选择X、Y、Z向平面

（8）创建草图。

①隐藏基准坐标系。

②选择【插入】|【草图】命令，保持默认设置，单击【确定】，进入草图绘制环境。

③绘制如图1.16所示的草图对象，并对其添加尺寸约束和几何约束，使其完全约束。

④选择【草图】|【完成草图】命令，退出草图模式，进入建模模式。

图1.16草图

（9）拉伸。

①选择【插入】|【设计特征】|【拉伸】命令。

②选择上一步创建的草图曲线作为截面线串。

③在【限制】选项区域中设置【开始】为【直至下一个】，结束为【值】，输入结束距离为50。

④设置【布尔】为【求和】，系统自动选择储罐主体。

⑤在【偏置】选项区域中，设置【偏差】为【两侧】，输入【开始】为0，【结束】为5，如图1.17所示。

⑥单击【确定】，完成管接头的创建，结果如图1.18所示。

图1.17创建拉伸特征

图1.18完成管接头的创建

（10）拉伸。

①选择【插入】|【设计特征】|【拉伸】命令。

②如图1.19所示，选择上一步创建的管接头顶面的内边缘为截面曲线。

③输入开始距离为0，结束距离只要使管接头和筒体相通即可。

④设置【布尔】为【求差】，系统自动选择储罐主体。

⑤单击【确定】，结果如图1.20所示。

图1.19创建拉伸特征

图1.20贯穿管接头和筒体

（11）拉伸。

①选择【插入】|【设计特征】|【拉伸】命令。

②如图1.21所示，选择上步骤9创建的管接头顶面的内边缘为截面曲线。

③输入开始距离为0，结束距为10。

④设置【布尔】为【求和】，系统自动选择储罐主体。

⑤设置【偏置】为【两侧】，输入【开始】为0，【结束】为25。

⑥单击【确定】，结果如图1.22所示。

图1.21创建拉伸特征

图1.22完成法兰盘的创建

拉伸距离的开始值、结束值和偏置的开始值、结束值，应根据拉伸手柄和偏置手柄的指向来确定。

（12）创建孔中心点。

①选择【插入】|【基准/点】|【点】命令，弹出【点】对话框。

②输入孔的中心点坐标为（0，42.5，60），其余设置如图1.23所示。

③单击【确定】，完成孔中心点的创建。

图1.23点对话框

（13）创建法兰通孔。

①选择【插入】|【设计特征】|【孔】命令，弹出【孔】对话框。

②选择上一步创建的点为【指定点】，其余设置如图1.24所示。

③单击【确定】，结果如图1.25所示。

图1.24孔对话框

图1.25创建一个法兰孔

（14）阵列法兰孔。

①选择【插入】|【关联复制】|【实例特征】命令，弹出【实例】对话框，如图1.26所示。

②单击【圆形阵列】，弹出【实例】对话框，如图1.27所示。

③选择【简单孔（17）】，单击【确定】，弹出【实例】对话框，如图1.28所示。

④选择【方法】为【常规】，输入【数字】和【角度】分别为8和360/8，单击【确定】，弹出【实例】对话框，如图1.29所示。

⑤单击【基准轴】，弹出【选择一个基准轴】对话框，如图1.30所示。

⑥选择基准坐标系的Z轴作为基准轴，出现圆形阵列的预览效果，如图1.31所示，并弹出图1.32所示的【创建实例】对话框。

⑦单击【是】，完成圆形阵列的创建，如图1.33所示，同时弹出【实例】对话框。

⑧单击【取消】。

图1.26实例对话框

图1.27选择简单孔

图1.28输入阵列方法、数量和角度

图1.29指定旋转轴

图1.30选择一个基准轴

图1.31环形阵列预览效果

图1.32创建实例对话框

图1.33法兰孔圆形阵列结果

1.1.2完成装配assy_cask

通过Wave几何链接器构造垫片和法兰盘，其中垫片washer厚10mm，法兰盘flange厚10mm；然后添加bolt和Hex组件；最后通过组件阵列完成装配。

图1.34装配Assy

（1）新建部件文件。

①选择【文件】|【新建】命令，弹出【新建】对话框，在【名称】文本框中输入“assy_cask”，设置【单位】为【毫米】，其余保持默认设置。

②单击【确定】，进入建模环境。

③选择【开始】|【装配】命令，进入装配环境。

（2）添加储罐主体。

①单击装配工具条上的【添加组件】图标

，弹出【添加组件】对话框。

②选择组件“cask”，设置【定位】为【绝对原点】、【ReferenceSet】为【模型】、【图层选项】为【原先的】，单击【确定】。

（3）固定储罐主体。

①单击装配工具条上的【装配约束】图标

，弹出【装配约束】对话框。

②在【类型】下拉选项中选择【固定】，选择上一步添加的储罐主体，单击【确定】，完成储罐的定位，如图1.35所示。

图1.35添加储罐

（4）添加一个螺母。

①单击装配工具条上的【添加组件】图标

，弹出【添加组件】对话框。

②选择组件“hex”，设置【定位】为【通过约束】、【ReferenceSet】为【模型】、【图层选项】为【原先的】，单击【确定】，弹出【装配约束】对话框。

③在【类型】下拉选项中选择【接触对齐】，选择【方位】为【自动判断中心/轴】，依次选择图1.36所示的中心线1和中心线2，完成第一组装配约束。

④类型保持不变，选择【方位】为【接触】，依次选择图1.37所示的面3和面4，完成第二组装配约束。

⑤单击【确定】，完成螺母的定位，结果如图1.38所示。

图1.36选择中心线

图1.37选择接触面

图1.38完成螺母的定位

（5）添加一个螺栓。

①单击装配工具条上的【添加组件】图标

，弹出【添加组件】对话框。

②选择组件“bolt”，设置【定位】为【通过约束】、【ReferenceSet】为【模型】、【图层选项】为【原先的】，单击【确定】，弹出【装配约束】对话框。

③在【类型】下拉选项中选择【接触对齐】，选择【方位】为【自动判断中心/轴】，依次选择图1.39所示的中心线5和中心线6，完成第一组装配约束。

④在【类型】下拉选项中选择【距离】，依次选择图1.39所示的面7和面8，输入距离为20，完成第二组装配约束。

⑤单击【确定】，完成螺母的定位，结果如图1.40所示。

图1.39添加装配约束

图1.40完成螺栓的定位

在定位螺栓之前，可以先隐藏螺母和图形区的装配约束标记，使得视图清晰，便于操作。

（6）创建组件阵列。

①单击装配工具条上的【创建组件阵列】图标

，弹出【类选择】对话框。

②选择已添加的螺栓和螺母，单击【确定】，弹出如图1.41所示的【创建组件阵列】对话框。

③选择【从实例阵列】，单击【确定】，结果如图1.42所示。

图1.41创建组件阵列对话框

图1.42完成螺栓螺母的阵列

为保持视图的清晰，图1.42中隐藏了所有的装配约束。

（7）打包螺栓组件和螺母组件。

①如图1.43所示，在装配导航器中，选择“bolt”组件，右键单击，在弹出的快捷菜单中选择【打包】。

②以同样的方式打包螺母组件。

此时装配导航器如图1.44所示。

图1.43打包螺栓组件

图1.44打包螺母组件

（8）新建一个垫圈组件。

①单击装配工具条上的【新建组件】图标

，弹出【新组件文件】对话框，如图1.45所示。

②在【名称】文本框中输入“washer”，设置【单位】为【毫米】，单击【确定】，弹出【新建组件】对话框，如图1.46所示。

③单击【确定】。

④双击图1.44中的“washer”组件，使其成为工作部件，此时的装配导航器如图1.47所示。

⑤单击装配工具条上的【WAVE几何链接器】图标

，弹出【WAVE几何链接器】对话框，如图1.48所示。

⑥在【类型】下拉选项中选择【面】，选择【关联】复选框，并选择图1.49所示的面9，单击【确定】。

⑦设置选择条上的【曲线规则】为【面的边缘】，选择链接的面，分别输入开始距离和结束距离为0和10，如图1.50所示。

⑧单击【确定】，结果如图1.51所示。

图1.45新组件文件对话框

图1.46新建组件对话框

图1.47改变工作部件为washer

图1.48WAVE几何链接器对话框

图1.49链接法兰盘表面到垫片

图1.50选择截面线串

图1.51完成垫片的创建

（9）为新建的垫圈组件添加装配约束。

①移动组件“bolt*8”和“hex*8”至图层2，并设置图层2为不可见。

隐藏组件“cask”。

隐藏所有的约束标记。

②单击装配工具条上的【装配约束】图标

，弹出【装配约束】对话框。

③在【类型】下拉选项中选择【接触对齐】，选择【方位】为【自动判断中心/轴】，依次选择图1.53所示的中心线10和中心线11，即完成第一组装配约束。

④类型和方位均保持不变，依次选择图1.54所示的中心线12和中心线13，即完成第二组装配约束。

⑤类型保持不变，选择【方位】为【接触】，依次选择图1.55所示的面14和面15，完成第三组装配约束。

⑥单击【确定】，完成垫圈的定位，此时垫圈处于完全约束状态。

图1.52设置图形窗口中的约束为不可见

图1.53选择中心线

图1.54选择中心线

图1.55选择接触面

由于刚创建的垫圈组件处于【未约束】状态，所以需要为其添加装配约束。

（10）新建法兰盘组件并将其定位。

①以同样的方式新建法兰盘组件，不同的是法兰盘链接的面是垫圈的上表面。

②为法兰盘添加装配约束的方法也和垫圈相同。

③最终的装配模型如图1.56所示。

图1.56最终装配模型