柱塞泵说明书.docx
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柱塞泵说明书
柱塞泵说明书
1前言…………………………………………………………………………3
1.1课程设计的目的和要求…………………………………………………3
1.2课程设计的任务…………………………………………………………3
1.3课程设计报告的构成及研究内容…………………………………………3
2装配体测绘………………………………………………………………….4
2.1测绘装配体步骤…………………………………………………………4
2.1.1装配体示意图……………………………………………………4
2.1.2画装配图………………………………………………………5
2.1.3画零件图…………………………………………………………5
2.1.4计算机绘图步骤及要求…………………………………………6
2.2工程图纸的审查与出图……………………………………………………………6
2.3测绘设计小结……………………………………………………………13
3三维建模及参数化设计…………………………………………………14
3.1零件图、装配图三维建模…………………………………………………14
3.1.1柱塞泵零件图建立……………………………………………………14
3.1.23.1.2柱塞泵三维装配虚拟装配………………………………………18
3.2参数化设计…………………………………………………………………20
3.2.1参数化设计对象及设计思路………………………………………20
3.2.2零件参数化源程序…………………………………………………20
3.2.3计算结果与分析……………………………………………………25
3.3设计小结……………………………………………………………………25
4心得体会………………………………………………………………………26
5评价分数表答辩分数组内成员相互评价………………………………28
参考文献
1.前言
1、1课程设计的目的和要求
工程软件应用实践课程设计教学目的：
是从产品装配测绘、计算机绘图、CAD三维建模、参数化设计等方面进一步加深和拓宽学生在工程制图、机械CAD技术与测量精度技术基础等课程中所学基本知识，结合实际机械产品（模型）设计的具体问题，培养学生理论联系实际认识和解决问题的能力，为后续专业课程和相关实践环节的学习奠定基础。
要求：
要求每位学生按照指导教师的总体要求、设计小组分配的产品零件设计任务，独立完成上述四个环节的学习，构成成绩考核的主要部分；工程中产品设计更是一个多人协同工作的过程，因而，本课程设计将提交产品一套完整测绘草图、一套完整二维CAD工程零件图及完整装配图样、产品完整的三维CAD装配体及研究报告。
1.2、设计任务
1.2.1主要内容
选择柱塞泵产品模型为对象，每四位同学为一设计小组，对产品模型进行装配测绘、二维计算机绘图、三维CAD、零件建模与产品装配、零件的参数化设计等。
1.2.2任务分配
全组对柱塞泵进行整体的认识、讨论和了解柱塞泵上各个部件的作用，和工作原理。
在充分认识柱塞泵的基础上，分工如下：
周全明（组长）:
负责全面安排协调工作，绘制管接头草图、柱塞草图、其CAD工程图及其整体建模和装配立体图。
刘李盼：
绘制泵体草图、套筒草图、其CAD工程图及其整体建模图和装配立体图。
李素雯：
绘制螺塞和压盖的草图、其CAD工程图及部分立体建模图和部件装配。
黄静月：
绘制上、下活瓣草图、其工程图及部分立体建模图并和部件装配。
周全明、刘李盼：
程序设计。
全组共同完成CAD总装图和设计说明书以及答辩ppt。
1.3课程设计报告的构成及研究内容
本次课程设计是由测量实物、草图绘制、CAD画图、三维建模以及参数化设计构成。
测量就是对现有的机器和部件进行实物测量，接着绘出零件草图，在生产实践中，为了推广和学习先进技术、仿制和改造现有设备，常需进行装配体测绘，而测绘的目的就是拆卸、装配部件并绘制装配示意图，绘制部件零件图，其中还要注意尺寸的标注，标注相关技术要求，根据零件各表面的作用和加工情况用标号标注表面粗糙度，并根据设计要求和各尺寸的作用，标写尺寸公差要求，决定形位公差的使用要求，其它的技术要求用符号和文字说明。
根据零部件草图绘制装配图，这是测绘的主要任务。
装配图不仅要求表达出装配体的工作原理和装配关系以及主要零件的结构形状，还要检查零件草图上的尺寸是否协调合理。
在绘制装配图的过程中，若发现零件草图上的形状或尺寸有错，应及时更改后方可画图。
装配图画好后必须注明该机器或部件的规格、性能及装配、检验、安装时的尺寸，还必须用文字说明或采用符号标注形式指明机器或部件在装配调试、安装使用中必需的技术条件。
最后应按规定要求填写零件序号和明细栏、标题栏的各项内容。
根据装配图和零件草图绘制零件图，注意每个零件的表达方法要合适，尺寸应正确、可靠。
零件图技术要求采用类比法，也可按指导教师的规定标注。
最后应按规定要求填写标题栏的各项内容。
三维建模是对UG软件的实践使用，进行三维的绘制，用户在开发针对工程领域特殊应用问题的专用软件时，通常需要形成特定的计算分析功能、专用的工程数据库、某一产品的模型库、便于设计人员使用的友好界面等。
UG的OpenGrip提供了这个友好的界面，形成人机交互的输入法，供用户通过高级语言编程的方式，调用CAD系统内部资源和系统的功能，从而使用户的应用程序与通用CAD系统更紧密的集合起来。
2、装配体的测绘
2.1测绘装配体步骤
2.1.1装配体示意图
1.螺柱 2.螺母 3.垫圈4.泵体 5.柱塞6.压盖 7.填料 8.衬套
9.管接头 10.垫片11.垫片 12.螺塞13.上活瓣 14.下活瓣
（图1柱塞泵示意图）
柱塞泵是一种供油装置，常用于机器的润滑系统中。
它的工作原理是：
靠凸轮旋转，由凸轮作用在弹簧压紧的柱塞上，使柱塞做往复运动，因而不断改变泵腔的容积和压力，将润滑油吸入泵腔，并排到润滑系统中。
柱塞往复运动距离，依靠凸轮的偏心距尺寸5mm。
当凸轮按逆时针方向旋转时，凸轮旋转半径逐步减少，柱塞在压缩弹簧的作用力下，逐步向右移动，泵腔的容积逐步增大，而压力逐步减少，润滑油受外界大气压的作用下，推开上方单向阀门（吸油阀）的球体而进入泵腔中。
当凸轮轴继续旋转时，凸轮旋转半径逐步增大，柱塞在凸轮作用下，克服弹簧压力往左移动，上方单向阀中的球体在弹簧作用下，关紧阀门，此时，泵腔容积逐步减少，压力逐步增大，由于润滑油从下方单向阀（排油阀）克服弹簧压力，推开钢球，流到供油润滑系统中，凸轮轴不断旋转达到供油不间断。
了解了柱塞泵的结构和工作原理之后，便可一开始装配体的测绘与零件图的绘制
2.1.2零件测绘草图
除标准件需要在测其主要尺寸后查表外，装配体中的每一个零件都需要根据零件的内外特征结构，选择合适的表达方案画出其草图，通常由于测绘工作一般都是在机器所在的场合进行，所以经常采用目测的方法徒手绘制零件草图，但由于手绘的基础不够，还必须借助于工具，将画草图的过程换成了制图的过程。
测绘草图的步骤：
（1）、拆卸零件：
首先拆下序号1、2、3中的螺纹连接件，分别取出压盖、柱塞、密封圈、衬套。
再旋出管接头，取出垫片，拿出螺塞和垫片，然后倒出上、下活瓣。
放好所有拆下的零件，观察其结构，了解各部件的组装关系，根据柱塞泵的工作原理来推理需要配合的表面，了解其调整方法及密封原理，从使用性能和手感上了解零件的表面粗糙度的大小。
（2）、画各零件草图：
包括下活瓣的测绘；上活瓣的测绘；管接头的测绘；螺塞得测绘；泵体的测绘；衬套的测绘；压盖的测绘；柱塞的测绘。
（3）、仔细检查，注意倒角、沉孔、螺纹的绘制。
（4）、根据工作需要，并按零件图内容的要求，标注某些重要的参数，如查表螺纹代号、公差直径、基本尺寸、配合种类、表面粗糙度，以及一些有形位公差要求的表面。
2.1.3画装配图
根据装配示意图和零部件草图绘制装配图，这是测绘的主要任务。
装配图不仅要求表达出装配体的工作原理和装配关系以及主要零件的结构形状，还要检查零件草图上的尺寸是否协调合理。
在绘制装配图的过程中，若发现零件草图上的形状或尺寸有错，应及时更改后方可画图。
装配图画好后必须注明该机器或部件的规格、性能及装配、检验、安装时的尺寸，还必须用文字说明或采用符号标注形式指明机器或部件在装配调试、安装使用中必需的技术条件。
最后应按规定要求填写零件序号和明细栏、标题栏的各项内容。
2.1.4画零件图
根据装配图和零件草图绘制零件图，注意每个零件的表达方法要合适，尺寸应正确、可靠。
零件图技术要求采用类比法，也可按指导教师的规定标注。
最后应按规定要求填写标题栏的各项内容。
2.1.5计算机绘图步骤及要求
首先绘制装配CAD图，再绘制零件CAD图，最后绘制所有零件立体建模图并对其进行装配。
CAD所有图纸要求表达清晰准确，不多尺寸同时不少尺寸，在零件的重要位置保证好合理的形位公差和表面粗糙度，并做适度的技术要求；要求除柱塞泵壳体的部分结构以外，至少用两种方法进行零件的三维CAD建模，并结合产品的实际加工过程，运用所学的工艺知识，对各种方法的优缺点进行分析。
2.2工程图纸的审查与出图
（1）按装配图明细表的序号，清点零件图是否齐全，图号、材料、名称、件数是否一致。
（2）核对零件尺寸（此项工作在画装配图时已进行）要特别注意零件图和装配图的配合尺寸是否一致，轴向方向的累加尺寸是否一致。
总之，在审核图纸时，应对照零件图和装配图的相应部分进行，这样才容易发现错误。
在实际工作中审图的工作是大量的，涉及知识面也很广，这些知识要在实践中不断积累，逐步提高，以便适应实际工作的需要。
经最后审核后，最终的装配、零件CAD图如下图所示：
（图2柱塞泵示总装结构图）
对于柱塞泵的测量，我们是分工测绘的，由于每个人对于误差的判断存在偏差，因此，许多零件配合的地方可能存在基本尺寸合不上的问题，因此，在画装配图的时候有必要对有配合的地方进行协商，以保证基本尺寸一致，并对配合的地方选定配合公差，根据老师的建议，在精度较高且有相对运动的地方，一般采用H8/f7，而无运动但又对精度有一定要求的，一般选定为H8/e7。
在所有的图形都完成之后，标上总体尺寸，标题栏。
最后再对整个装配图做一下审查，确认无错误之后，可以进行零件图的设计。
（图3泵体结构图）
泵体作为柱塞泵其他零件安装的载体，其加工精度的大小直接影响着其他零件与其的配合精度，从而影响这个柱塞泵的工作精度，假如柱塞泵精度太低，将直接影响机器的寿命和工作情况。
在整个图形绘制完毕之后，依照零件草图、装配图，标出尺寸及尺寸公差，再对有配合的地方选定表面粗糙度和形位公差，对于形位公差的选定，主要是要保证泵体圆柱部分的轴线和泵体底板的平行度，底板作为安装平面，因此对其有平面度的要求，最后对有配合的圆柱部分规定圆柱度的要求。
（图4管接头结构图）
对于管接头，选择合理的视图将其轮廓线画出来。
由于管接头的毛培是铸造出来的，一些配合表面需要进行机加工，这样我们需要整体的轮廓尺寸，只有将所有要求的尺寸都有后工人师傅才能加工出我们所要的零件，数值依照我们测绘的值如上标注；然后就是对于一些重要的加工面，精度要求高的地方必须有公差或者行为共擦保证，这样才能满足使用要求，首先是表面粗糙度，对于有配合的地方表面要求高，其中包括管螺纹、连接接触面，管螺纹其数值与和它相配合的管螺纹是一样的，在查阅资料和老师的指导下我们取为Ra3.2，要与活瓣配合的两个内圆柱面的要求更高，我们定位0.8，其他部分就是表面去除毛刺，一般不进行机加工。
还有就是行为公差，管接头的两个内圆柱面是要与两个活瓣进行配合的，其数值擦为0.02，这样就要求两个面的轴线同轴，下表面要与螺塞相接就用垂直度保证接口，数值定位0.025。
螺塞部分主要是根据零件草图和装配图，画出图形，标出尺寸及尺寸公差，然后对一些配合的地方标出表面粗糙度及形位公差，其主要的作用就是上活瓣导向和密封。
（图5螺塞结构图）
（图6上活瓣结构图）
上活瓣是精密零件，其对加工的要求较高，且其和管接头有相对运动，故其在各个表面都有较高的粗糙度要求，并且规定了圆柱度、垂直度和同轴度的要求。
（图7下活瓣结构图）
下活瓣和上活瓣有点类似，不论是在形状上还是在精度设计方面，也有较高的表面粗糙度和形位公差。
（图8柱塞结构图）
对于螺塞，由于这是完全可以用机加工加工出来的零件，所以首先必须将其轮廓线画出来，然后就将尺寸标注上去，由于此零件要配合的面就只有一个圆柱面，其表面粗糙度为Ra0.8，配合处用了7级精度，查表得出公差数值如上，最后图纸如上所示。
（图9铜套结构图）
铜套尽管在结构上比较简单，但对其加工的精度要求却很高，由于铜套的内腔需要和柱塞之间产生高速运动，因此内腔需要有较高的表面粗糙度，最终选为0.8，还有就是其圆柱度的要求，为了保证其与柱塞之间相对运动的平顺；外面的圆柱虽然要求没有这么高，但也有一定的精度要求，另外，外圆柱和内圆柱有同轴度的要求，以保证柱塞运动的直线度。
（图10压盖结构图）
压盖的主要作用就是定位里面的橡皮垫圈和铜套，其精度要求也没有多高，主要是配合面是的一些表面粗糙度以及保证装配的形位公差。
2.3、测绘小结
由于我们组组员之前有跟着老师做过一些实践的工程项目，对于工程测绘有一定的了解，故而上手比较容易，效率也比较高，充分发挥了我们的团队精神。
首先，我们一起很认真的讨论了柱塞泵各个零件或者部件的作用和柱塞泵的整体工作原理，在此同时老师也给予了我们很多的指导。
尽管柱塞泵结构上比较简单，原理也不复杂，但在实际机构分析中还是发现了自己在结构设计方面的不足，例如对测绘的步骤和重点拿捏都或多或少有些失误，导致了数据的缺失和遗漏。
还有对各种配合面的测量上因为配合的概念还不是很具体，对这些面和体的测量也不是十分准确，导致了配合的计算或多或少有些偏差。
综合的讲，这是我们一个很好的实践机会，充分锻炼了我们的工程设计能力和团队合作能力，为后期的学习和工作打下了基础，同时也积累了一些实践经验。
3、柱塞泵三维建模及参数化设计
3.1零件图、装配图三维建模（三维建模与装配过程要简要说明设计思路）
3.1.1柱塞泵零件图建立
3.1.1.1.泵体：
1）．压盖接触面的绘制。
<1>转换为草图模式，以绝对坐标原点为圆心，绘制D56mm圆。
在以坐标（32.5，0，0）和（-32.5，0，0）为圆心绘制D12mm的圆，并通过约束等命令绘制加强肋板的平面图形；
<2>分别画出四条公切线，绘制公切线外的四条圆弧，利用拉伸指令拉伸出接触面的结构，拉伸高度为14mm；拉伸肋板图形部分的高度为10mm。
2）．绘制泵体主体
选用圆柱体命令绘制出泵体主体，可灵活运用布尔运算。
3）．支撑肋板的绘制：
绘制一个长方形，然后修剪体命令把长方形的两个角部分剪掉。
4）．绘制底板利用长方形命令绘制底板。
5）．T型槽的绘制：
利用打孔命令绘制T型槽。
6）．绘制螺纹：
选择需要G1/2螺纹的孔的内表面，输入螺纹的螺距等参数。
7）．倒圆角：
如图选择需要倒圆角的边，分别选用半径为2的倒圆角。
附图：
（图11泵体三维建模图）
3.1.1.2管接头：
1）.首先用圆柱的命令绘制出三个圆柱∅38高35、∅30高33、∅21高18，做了布尔运算求和，之后做了等圆心的圆柱求差，求差圆柱为∅28高31、∅18高30、∅13高25，做出了内部阶梯孔。
2）.对于垂直于z轴的两个螺管部分，根据测绘所得的数据用了在面上偏置曲线定出螺管在z轴方向的位置，随后做了平行于x轴的切割平面，求出与偏置曲线交点，在两个中选择一个作为螺管圆心，建立草图使之垂直于yoz平面，然后做圆柱，设定起值为相应的负值可以解决相贯线的问题。
另外一个螺管可用同样的方法做出。
3）.螺管内部的孔也是利用两个圆柱求差的方法做出。
外面的螺纹用特征操作的螺纹命令选择符号，设定相应的数值可以做出。
附图：
（图12管接头三维建模图）
3.1.1.3上活瓣
1）.在草图中对原图进行绘制（绘制过程中合理运用点构造器、对象捕捉，尺寸约束等功能）；
2）.利用“拉伸”命令对各个实体进行所需高度的拉伸；
3）.利用“布尔运算”对各个实体进行布尔运算，形成完整实体；
4）.利用“倒圆角”及“倒斜角”命令对各个实体接触处进行合适的倒角。
附图：
（图13上活瓣三维建模图）
3.1.1.4下活瓣
1）.在草图中对原图进行绘制（绘制过程中合理运用点构造器、对象捕捉，尺寸约束等功能）；
2）.利用“拉伸”命令对各个实体进行所需高度的拉伸；
3）.利用“布尔运算”对各个实体进行布尔运算，形成完整实体；
4）.利用“倒圆角”及“倒斜角”命令对各个实体接触处进行合适的倒角。
附图：
（图14下活瓣三维建模图）
3.1.1.5螺塞
1）.根据所测得的数据做出螺塞的螺纹所在的圆柱，并用圆柱命令做出底面半径较大的圆柱。
2）.在较大底面半径的圆柱上表面做六边形，中心与圆心重合，进行拉伸做出六面体。
3）.在六面体上建立离六面体上表面有合适距离，并且平行于上表面的草图平面，在草图上画出与六面体外接的圆，以该圆为底做圆锥，之后将圆锥和六面体求交，做出六面体棱角的曲面部分。
4）.用螺纹命令中的符号选项，设定相关数值可以攻出螺塞螺纹。
5）.将画出的部分求和使它们成为一个整体，在螺塞底部做小圆柱和整体部分求差得出底部的圆孔，以圆孔内部的表面为地面做出圆锥再求差，得出内部的圆锥孔。
附图：
（图15螺塞三维建模图）
3.1.1.6柱塞
1）.先画出圆柱部分
2）.根据测得的数据在圆柱端部建草图做出两个长方形，经过拉伸做出两个长方体。
3）.以长方体顶面长边中点为圆心，做直径与长边相等，高度等于长方体顶面短边的圆柱与长方体求和，便可以做出柱塞端部的曲面部分。
4）.继续以刚才的点为圆心做圆柱与已作出的部分求差可以做出柱塞端部的两个孔。
附图：
（图16柱塞三维建模图）
3.1.1.7铜套
1）.在草图平面上，绘制2个直径分别为30mm，38mm的同心圆，完成草图之后，对其拉伸，高度为56mm。
2）.相应做倒角。
附图：
（图17铜套三维建模图）
3.1.1.8压盖
1）.在草图上画出压盖俯视图通过拉伸命令生成整体模型；
2）.倒斜角。
附图：
（图18压盖三维建模图）
3.1.2柱塞泵三维装配虚拟装配：
1）三维装配（说明装配思路，以及零件间的装配关系）
1.通过添加组件命令添加泵体。
选择原点为泵体绘制的第一个坐标系。
2.添加衬套，通过约束，距离泵体内表面5mm，然后添加约束，使衬套中的一个圆和泵体内侧同心。
3.添加压盖，通过约束，压盖右侧与泵体左侧面接触，添加约束，是压盖中心圆与泵体左侧圆同心，继续添加约束，平行，通过坐标轴约束压盖的角度。
4.添加柱塞，通过约束，接触约束与同心约束。
5.添加管接头，通过约束，使管接头退刀槽右边的断面与泵体最右面接触，添加约束，同心，既刚添加的两个面的所在圆同心，添加约束，平行，通过坐标轴限制管接头的角度。
6.添加上下活瓣，通过两个面接触与同心约束来确定位置。
添加螺栓，通过面接触与同心约束来实现螺栓的定位。
附图：
（图19三维虚拟装配图）
（图20三维爆炸图）
3.2参数化设计
3.2.1参数化设计对象及设计思路
（1）设计对象：
端盖及螺塞，通过一个交互性函数MCHOOSE实现选择，其二维图纸如图10和图5所示。
螺塞和端盖的复选项（MCHOOSE命令实现）
螺塞：
人机交互的参数——螺塞正六边形头的外接圆直径和高度；螺塞圆环的直径和高度；螺纹部分的直径和高度
用于报错的参数——以上正六边体，圆环，圆柱部分的直径和高度必须大于零
（2）参数设计其他参数——孔的直径和高度，以及退刀槽的直径和宽度
端盖：
人机交互的参数——端盖上的突起圆柱部分的直径和高度
用于报错的参数——圆柱的直径和高度需大于零
其他参数——端盖底板的各项参数；端盖中心孔的直径和高度；端盖两边孔的位置，高度和直径
（3）程序设计基本思路
通过一个复选项（MCHOOSE命令）选择螺塞或者端盖；
选择螺塞，弹出一个交互界面，写着设计者的姓名和学号，输入螺塞正六边形头的外接圆高度和直径（人机交互），其有一个默认的数值，分别为13mm，31mm，当输入的数值小于0时，会系统报错；接着输入螺塞圆环的高度和直径（人机交互），其有一个默认值，分别为5mm，37mm，当输入的数值小于0时，会系统报错；在接着输入螺纹部分圆柱的高度和直径（人机交互），其也有一个默认值，分别是13mm，21mm，当输入的数值小于0时，会系统报错；接着用命令生成孔的高度和直径和退刀槽的直径和高度。
选择压盖，弹出一个交互界面，写着设计者的姓名和学号，用命令生成压盖底板的各项参数；接着输入底板上圆柱的高度和直径（人机交互），其有一个默认值，分别为22mm，21mm，当输入的数值小于0时，会系统报错；在接着用命令实现压盖的中心孔的深度和直径，压盖两边孔的位置、直径和高度。
3.2.2零件参数化源程序
各个组员分别应用OPEN/GRIP程序软件编写C语言程序，然后进行编译纠错，当编译结果表明整个程序没有错误后进行链接，紧跟着进入UG建模界面，导入程序，根据提示对话框输入参数，最后可生成三维零件模型。
最终生成的源程序如下：
ENTITY/C（4）,L（14）,S（14）,P（14）,R（4）
NUMBER/M（12）,T（12）,hy
（2）
STRING/hj（2,40）
DATA/T1,8,T2,28,T3,22,T4,21,H1,13,H2,5,H3,13,H4,2,R1,31,R2,37,R3,21,R4,2
DATA/hj,'螺塞','压盖'
DATA/hy,0,0
L0:
MCHOOSE/'请选择你需要的项目',hj,hy,rps
JUMP/L0:
TERM:
,,rps
ifthen/hy
（1）==1
jump/l10:
elseif/hy
（2）==1
jump/l20:
endif
L10:
MESSG/'周全明20080410429螺塞'
PARAM/'请给螺塞六棱柱外接圆直径和高度赋值','高度',H1,'直径',R1,RESP
JUMP/L10:
TERM:
,RESP
IFTHEN/R1<0
MESSG/'输入有错误'
JUMP/L10:
ENDIF
C
（1）=CIRCLE/0,0,0,R1
P
（1）=POINT/C
（1）,ATANGL,0
P
（2）=POINT/C
（1）,ATANGL,60
P（3）=POINT/C
（1）,ATANGL,120
P（4）=POINT/C
（1）,ATANGL,180
P（5）=POINT/C
（1）,ATANGL,240
P（6）=POINT/C
（1）,ATANGL,300
L
（1）=LINE/P
（1）,P
（2）
L
（2）=LINE/P（3）,P
（2）
L（3）=LINE/P（3）,P（4）
L（4）=LINE/P（5）,P（4）
L（5）=LINE/P（5）,P（6）
L（6）=LINE/P（6）,P
（1）
S
（1）=SOLEXT/L（1..6）,HEIGHT,H1
L16:
PARAM/'请给螺塞六棱柱外接圆直径和高度赋值','高度',H1,'直径',R1,RESP
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