M200A氣瓶的三維造型設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+SOLIDWORKS】

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氣瓶的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀自上世紀(jì)后半葉以來(lái)，復(fù)合材料氣瓶在西方國(guó)家得到飛速的發(fā)展。以CNG氣瓶的研發(fā)和開(kāi)發(fā)方面為例，美國(guó)的Lincol公司、SCI公司和Hydospin公司都走在世界前列。改革開(kāi)放后的中國(guó)自然也有所作為，國(guó)內(nèi)許多公司企業(yè)、科研院以及高度院校也紛紛加入到這個(gè)行列中來(lái)。經(jīng)過(guò)數(shù)年努力，他們都拿出了自己的產(chǎn)品或研究成果。國(guó)內(nèi)的研發(fā)項(xiàng)目已經(jīng)解決了CNG氣瓶殼體預(yù)緊壓力設(shè)計(jì)和樹(shù)脂配方設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)，完成了樹(shù)脂配方全部原材料實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化及定型工作、建立了力學(xué)計(jì)算模型，確定了纖維纏繞角度、鋪層結(jié)構(gòu)的工藝參數(shù)，開(kāi)展了爆破、公益性試驗(yàn)及振動(dòng)和疲勞性能研究、設(shè)計(jì)制造了兩工位計(jì)算機(jī)控制纖維纏繞機(jī)并形成了小規(guī)模生產(chǎn)能力的生產(chǎn)線，該技術(shù)還可在國(guó)防領(lǐng)域得到相關(guān)應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)氣瓶的研究?jī)?nèi)容有：對(duì)鋼制內(nèi)膽環(huán)向纖維纏繞氣瓶進(jìn)行系統(tǒng)研究2；對(duì)氣瓶設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和受力情況進(jìn)行有限元分析3；對(duì)氣瓶進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)氣瓶的制造工藝提出全面分析，提出優(yōu)化制造工藝4；對(duì)鋼內(nèi)膽和復(fù)合材料層在疲勞試驗(yàn)中的模量匹配問(wèn)題進(jìn)行深入研究，綜合考慮表面的壓應(yīng)力、疲勞應(yīng)力、鋼和玻璃纖維的彈性模量及在疲勞中應(yīng)變量和變形匹配，提出和完善復(fù)合材料纏繞工藝5。我國(guó)的復(fù)合材料氣瓶產(chǎn)業(yè)雖然才剛剛起步，但我國(guó)的纖維纏繞技術(shù)根基深厚，氣瓶制造只要堅(jiān)持下去，必有成績(jī)和回報(bào)6。而計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)的引入給設(shè)計(jì)領(lǐng)域的傳統(tǒng)方法帶來(lái)了一場(chǎng)變革，準(zhǔn)確掌握和應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)軟件行業(yè)及機(jī)械行業(yè)都有著重大對(duì)意義。1.3 本文的具體工作本文的具體工作如下：(1) 對(duì)M200A氣瓶現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)、原理進(jìn)行詳細(xì)分析；(2) 設(shè)計(jì)M200A氣瓶的整體結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用SolidWorks三維建模軟件建立氣瓶的實(shí)體模型；(3) 完成M200A氣瓶這個(gè)產(chǎn)品中各零件的三維造型、工程圖生成及最終的裝配；(4) 制定相應(yīng)的工藝文件。2 M200A氣瓶的總體設(shè)計(jì)M200A氣瓶一種比較精密的儀器，它的各個(gè)部件的選擇不是憑空想象的，每個(gè)部件的確定都有其一定的科學(xué)規(guī)律。本課題設(shè)計(jì)的氣瓶所裝的鉬源氣體主要運(yùn)用于集成電路板，所以要求所設(shè)計(jì)的氣瓶以盡可能輕的重量，盡可能小的體積，儲(chǔ)存盡可能多的氣體。并且由于鉬源是有毒的，對(duì)氣瓶的密封性要求很高，在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)氣瓶的焊縫質(zhì)量、焊接接頭的力學(xué)性能等都提出了很高的要求。2.1 M200A氣瓶的總體結(jié)構(gòu)及其工作原理鑒于其它氣瓶已有的結(jié)構(gòu)，可以知道一個(gè)氣瓶大致有以下幾個(gè)部分組成：瓶身、進(jìn)氣管、排氣管、控制閥門(mén)等。其工作原理也很簡(jiǎn)單：由進(jìn)氣管充氣，通過(guò)控制閥門(mén)的開(kāi)/關(guān)進(jìn)行氣體的排放?？紤]到所設(shè)計(jì)的氣瓶用到的場(chǎng)合較特殊，每個(gè)部件需仔細(xì)對(duì)比方案后再進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.2 方案的比較及確定在正式用軟件對(duì)零件進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)之前，需有一個(gè)方案的確定。所以，一般某個(gè)零件的設(shè)計(jì)都是先制定處二至三個(gè)方案，然后討論篩選出較為滿意的方案進(jìn)行深入，深入過(guò)程實(shí)際是進(jìn)一步細(xì)化。討論并最終確定方案，這時(shí)的方案會(huì)比較細(xì)致，包括產(chǎn)品系列化方案、顏色方案等等。下面就對(duì)每一個(gè)具體的零件進(jìn)行方案的比較和最終的確定。2.2.1 瓶身的方案普通氣瓶的瓶身是一個(gè)整體，也就是不分瓶蓋、瓶身和瓶底。這樣的瓶身制造起來(lái)方便，但精度不高，也不適用于不銹鋼材料的氣瓶，而本文設(shè)計(jì)的氣瓶材料采用316L和1Cr18Ni9Ti，都是不銹鋼材料。所以瓶身采用瓶蓋、瓶身、瓶底的分開(kāi)設(shè)計(jì)。瓶身的設(shè)計(jì)有兩種方案可供選擇：(1) 具有不銹鋼襯里的雙層瓶身。這種瓶身的優(yōu)點(diǎn)是耐用、密封性好；相對(duì)的缺點(diǎn)就是造價(jià)比較高。(2) 單層瓶身。這種瓶身的優(yōu)點(diǎn)就是造價(jià)相對(duì)低；缺點(diǎn)是沒(méi)有雙層瓶身耐用?？紤]到使用的方便性，氣瓶要盡可能的輕，盡可能小的體積，儲(chǔ)存盡可能多的氣體，且造價(jià)也不宜太高，本文采用單層瓶身。瓶底的方案：考慮到鉬源氣體的珍貴，為了能使氣體通過(guò)排氣管徹底用完，在瓶底的設(shè)計(jì)處增加了一個(gè)小凹槽，這樣就能保證氣體不浪費(fèi)了。瓶蓋的方案：瓶蓋上需焊接進(jìn)氣管和排氣管，需挖兩個(gè)孔。但考慮到本文所設(shè)計(jì)的氣瓶所裝的鉬源氣體十分珍貴，為了保證在氣體沖入瓶中后不被污染，該氣瓶還需配有一個(gè)清洗閥，便于瓶身的清洗。所以在瓶蓋上還需開(kāi)一個(gè)孔，用來(lái)焊接清洗閥。2.2.2 進(jìn)氣管和排氣管的方案進(jìn)氣管和排氣管都可以設(shè)計(jì)成彎曲的造型和筆直的管，考慮整個(gè)氣瓶的美觀性，本文采用彎管。2.2.3 瓶?jī)?nèi)管的設(shè)計(jì)氣體的排放如若經(jīng)過(guò)一個(gè)管道則會(huì)排放的更加干凈，所以本文的設(shè)計(jì)增加了一根瓶?jī)?nèi)管，便于鉬源氣體的徹底排放。管的彎曲度則由瓶蓋上的孔和瓶底的小凹槽決定，裝配時(shí)管子的兩端需對(duì)準(zhǔn)孔和凹槽。2.2.4 通氣閥的設(shè)計(jì)沖入氣體和排出氣體都需要通過(guò)一個(gè)部件，那就是通氣帽。通氣帽由五個(gè)零件構(gòu)成，分別是：通氣蓋、通氣管、螺帽、螺母和墊片。相應(yīng)的零件尺寸大小可以查相關(guān)的手冊(cè)。2.2.5 其它部件的設(shè)計(jì)或選用氣體排放的速度和量的多少由一種標(biāo)準(zhǔn)件VCR接頭控制。所謂標(biāo)準(zhǔn)件，就是可以直接按照相關(guān)參數(shù)（如排氣管的直徑）來(lái)選定。至于清洗閥，它的結(jié)構(gòu)和通氣閥是一樣的，只要確定其各個(gè)零件的尺寸大小就可以了，而它的尺寸也可以按瓶蓋上孔的大小作為參照尺寸。2.2.6 鋼絲繩的設(shè)計(jì)在通氣帽上連接著一根鋼絲繩，這是為了方便通氣蓋擰下時(shí)的放置，可以直接吊在繩索上。至此，M200A氣瓶的總體設(shè)計(jì)就基本上完成了。下面就可以用三維造型軟件進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)了。3 M200A氣瓶的三維造型隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速發(fā)展與功能的不斷完善，為工程技術(shù)人員提供的高效方法和手段越來(lái)越豐富。尤其是三維CAD/CAM軟件的廣泛應(yīng)用與普及，使得現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)逐步進(jìn)入三維設(shè)計(jì)時(shí)代。三維設(shè)計(jì)具有形象、直觀、精確、快速的特點(diǎn)，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、結(jié)構(gòu)分析、產(chǎn)品性能的評(píng)估、確定和優(yōu)化物理樣機(jī)參數(shù)過(guò)程中起到?jīng)Q定性作用，為新產(chǎn)品研發(fā)一次成功，提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。3.1 三維造型軟件介紹目前,市場(chǎng)上流行很多三維設(shè)計(jì)軟件,如Pro /E、UG、CAXA 、SolidWorks等,這些三維設(shè)計(jì)軟件都具有強(qiáng)大的實(shí)體建模、參數(shù)化特征造型、曲面造型和大型裝配處理等功能,它們被廣泛用于機(jī)械、汽車(chē)、航空等領(lǐng)域。美國(guó)PTC公司開(kāi)發(fā)的Pro/E軟件是基于參數(shù)化的三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件，共有近30個(gè)大模塊，其功能非常強(qiáng)大，幾乎涵蓋了機(jī)械學(xué)科的各個(gè)專業(yè)。其中，實(shí)體造型、曲面造型、模具設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、虛擬裝配、運(yùn)動(dòng)仿真、工程管理、工程圖繪制等都是它的基本功能。該軟件還提供了大量是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)模塊和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，其功能之豐富、專業(yè)程度之高、涵蓋面之廣，在眾多CAD軟件系列中都是少有的7。SolidWorks是一套基于W indows的CAD /CAE /CAM /PDM桌面集成系統(tǒng),是美國(guó)Solid Works公司在總結(jié)和繼承了大型機(jī)械CAD 軟件的基礎(chǔ)上,在Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)機(jī)械三維CAD軟件。它全面采用非全約束的特征建模技術(shù),其設(shè)計(jì)過(guò)程全相關(guān)性,可以在設(shè)計(jì)過(guò)程的任何階段修改設(shè)計(jì)。該軟件具有產(chǎn)品配置功能,可以為用戶設(shè)計(jì)不同構(gòu)性的產(chǎn)品。它集成了設(shè)計(jì)、分析、加工和數(shù)據(jù)管理過(guò)程,所獲得的分析和加工模擬結(jié)果成為產(chǎn)品模型的屬性,它將2D造型繪圖與3D造型技術(shù)融為一體,能自動(dòng)生成零件尺寸、材料明細(xì)表(BOM) 、具有指引線的零部件編號(hào)等技術(shù)資料,從而簡(jiǎn)化了工程圖樣的生成過(guò)程。同時(shí)有中英文兩種界面可以選擇,其先進(jìn)的特征樹(shù)結(jié)構(gòu)使操作更加簡(jiǎn)便和直觀。具有交好的開(kāi)發(fā)性接口和功能擴(kuò)充性。能輕松實(shí)現(xiàn)各種CAD軟件之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳送。SolidWorks軟件的主要特點(diǎn):(1) SolidWorks提供了直接繪制三維草圖的功能,在友好的用戶界面下, 象繪制線架圖一樣不再局限在平面上, 而是在空間直接畫(huà)草圖。此外3D草圖還可作為裝配環(huán)境下的布局草圖進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)。(2) SolidWorks提供了一個(gè)動(dòng)畫(huà)功能, 可以生成實(shí)體的裝配過(guò)程、爆炸過(guò)程、運(yùn)動(dòng)過(guò)程的動(dòng)畫(huà)文件, 同時(shí)也生成各個(gè)過(guò)程的組合動(dòng)畫(huà)文件。(3) SolidWorks友好的界面。圖形菜單設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明快、形象化, 一看即知。系統(tǒng)的所有參數(shù)設(shè)置全部集中在一個(gè)選項(xiàng)中, 容易查找和設(shè)置。實(shí)體的建模和裝配完全符合于自然的三維世界。特別是裝配約束的概念非常簡(jiǎn)單且容易理解。對(duì)實(shí)體的放大, 縮小和旋轉(zhuǎn)等操作可以在任何命令過(guò)程中使用, 實(shí)體的選取非常容易和方便。(4) SolidWorks建模迅速, 操作靈活, 是一種尺寸驅(qū)動(dòng)且基于特征的三維設(shè)計(jì)軟件, 具有構(gòu)造歷史以供事后修改, 更加適合學(xué)生在機(jī)械制圖綜合實(shí)踐中使用8。3.2 M200A氣瓶的三維造型設(shè)計(jì)的M200A氣瓶的裝配圖如圖1。圖1 M200A氣瓶結(jié)構(gòu)圖如圖所示，M200A主要由瓶蓋、瓶底、瓶身、VCR接頭、清洗閥、進(jìn)氣管、內(nèi)管、排氣管等零件組成。3.2.1 清洗閥的設(shè)計(jì)清洗閥是M200A氣瓶中的關(guān)鍵部件，它既用于清洗，還可以檢測(cè)所剩氣體的多少。所以在設(shè)計(jì)清洗閥的時(shí)候應(yīng)該充分考慮其光潔度、耐腐蝕性等綜合要求，以及為實(shí)現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式，同時(shí)考慮制造工藝問(wèn)題加以選用，力求經(jīng)濟(jì)合理。清洗閥是標(biāo)準(zhǔn)件，市面上現(xiàn)在可以直接買(mǎi)到。清洗閥由無(wú)氧銅墊片、通氣管、通氣蓋、螺帽和螺母裝配而成，結(jié)構(gòu)如圖2：圖2 清洗閥結(jié)構(gòu)圖(1) 無(wú)氧銅墊片無(wú)氧銅墊片的主要起密封作用，結(jié)構(gòu)如圖3：圖3 無(wú)氧銅墊片(2) 螺母螺母用于和螺帽連接，結(jié)構(gòu)如圖4：圖4 螺母(3) 螺帽 螺帽的結(jié)構(gòu)如圖5： 圖5 螺帽(4) 通氣蓋通氣蓋的結(jié)構(gòu)如圖6：圖6 通氣蓋(5) 通氣管通氣管的結(jié)構(gòu)如圖7：圖7 通氣管為了表達(dá)清楚清洗閥的裝配結(jié)構(gòu)，見(jiàn)如下爆炸視圖8：圖8 清洗閥的爆炸視圖3.2.2 瓶底的設(shè)計(jì)瓶底主要是起支撐作用的，所以它的厚度有一定的要求，不能太薄。而為了使瓶?jī)?nèi)的氣體完全排完，特別在瓶底挖了一個(gè)槽，這樣一個(gè)小小的設(shè)計(jì)就能保證氣體不浪費(fèi)了。并且瓶底做了倒圓角處理。瓶底結(jié)構(gòu)如圖9：圖9 瓶底3.2.3 瓶蓋的設(shè)計(jì)瓶蓋上三個(gè)孔的位置是有要求的：需考慮應(yīng)力的分布，重量的分布，也就是整個(gè)氣瓶裝配好以后的重心必須落在瓶身的中心線上，不然氣瓶就不能站穩(wěn)了。瓶蓋結(jié)構(gòu)如圖10：圖10 瓶蓋(1) 孔的大小孔的大小是根據(jù)管的直徑來(lái)決定的。(2) 孔的倒角處理為了便于排氣管和內(nèi)管的連接，在孔的底部做了倒角處理。(3) 孔的位置孔的位置考慮了在上面焊接的管、VCR接頭等的重量分布情況。3.2.4 瓶身的設(shè)計(jì)瓶身作為瓶蓋與瓶體的連接體，也是氣體主要儲(chǔ)存的地方，對(duì)其壁厚有一定的要求，倒角處理以后需與瓶蓋與瓶身吻合，以便于焊接。瓶身結(jié)構(gòu)如圖11：圖11 瓶蓋3.2.5 進(jìn)氣管與排氣管的設(shè)計(jì)進(jìn)氣管與排氣管的設(shè)計(jì)思路是一樣的，兩根管子的彎度要一致，這是為了在瓶蓋上的重量分布均勻，但考慮到排氣管還與瓶?jī)?nèi)管連接，所以排氣管應(yīng)比進(jìn)氣管短一些。進(jìn)氣管和排氣管如圖12、圖13所示： 圖12 進(jìn)氣管 圖13 排氣管3.2.6 通氣閥的設(shè)計(jì)通氣閥的結(jié)構(gòu)和清洗閥是一模一樣的，只是尺寸不同，在此就不贅述了。3.2.7 VCR接頭VCR接頭是標(biāo)準(zhǔn)件，市面上可以直接買(mǎi)到。它的主要作用是用來(lái)連接通氣閥與進(jìn)、排氣管，以及準(zhǔn)確控制氣體流動(dòng)的速度與用量它的結(jié)構(gòu)如圖14：圖14 VCR接頭3.3 工程圖工程圖是設(shè)計(jì)者思想的表達(dá)，是加工零部件的依據(jù)，是進(jìn)行技術(shù)交流的重要文本資料。SolidWorks工程圖能將2D造型繪圖與3D造型技術(shù)融為一體，能自動(dòng)生成零件尺寸、材料明細(xì)表（BOM）、具有指引線的零部件編號(hào)等技術(shù)資料，從而簡(jiǎn)化了工程圖樣的生成過(guò)程9。SolidWorks工程圖文件中包含兩個(gè)獨(dú)立的部分：圖紙格式和工程圖視圖。圖紙格式包含工程圖圖幅的大小、標(biāo)題欄設(shè)置、零件明細(xì)表及其定位等。由于圖紙格式在工程圖文件中相對(duì)比較穩(wěn)定，所以一般先設(shè)置或者創(chuàng)建需要的工程圖圖紙格式10。3.3.1 圖紙格式的設(shè)置圖紙格式包括圖紙的大小、方向及圖框的種類。通過(guò)設(shè)置圖紙格式，用戶可以設(shè)置需要的圖紙邊框與標(biāo)題欄等內(nèi)容。SolidWorks在創(chuàng)建工程圖時(shí)，必須設(shè)置需要的圖紙格式。SolidWorks提供三種圖紙格式，分別為標(biāo)準(zhǔn)圖紙格式、用戶圖紙格式與無(wú)圖紙格式。(1) 標(biāo)準(zhǔn)圖紙格式SolidWorks提供了12種標(biāo)準(zhǔn)圖紙格式，每一種圖紙格式都包含了確定的圖框與標(biāo)題欄，用戶可以根據(jù)需要選用。圖紙的設(shè)置方向通常有橫向和縱向兩種。(2) 用戶圖紙格式用戶圖紙格式是讀者自行設(shè)置的圖紙格式。(3) 無(wú)圖紙格式該方式只能定義圖紙的大小，沒(méi)有圖框和標(biāo)題欄，是一張空白的圖紙。實(shí)際應(yīng)用中，各單位的圖紙格式往往不一樣，所以用戶需要設(shè)計(jì)符合自己的圖紙格式并儲(chǔ)存，以后用到的時(shí)候，只要調(diào)用該圖紙格式即可。本文采用用戶圖紙格式，根據(jù)所設(shè)計(jì)氣瓶的總體尺寸和各個(gè)零部件的尺寸，需用到A2和A4圖紙。完成了圖紙的一系列相關(guān)設(shè)定后，就可以建立工程視圖了。3.3.2 工程圖視圖工程視圖包括：標(biāo)準(zhǔn)三視圖、命名視圖、投影視圖、剖面視圖、旋轉(zhuǎn)剖視圖、輔助視圖和局部放大圖。(1) 標(biāo)準(zhǔn)三視圖標(biāo)準(zhǔn)三視圖能為零件或裝配體同時(shí)生成三個(gè)相關(guān)的默認(rèn)正交視圖，默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)三視圖為前視、上視及右視3個(gè)視圖。常用創(chuàng)建標(biāo)注三視圖的方法有兩種：直接選取法和文件插入法。(2) 模型視圖當(dāng)生成新工程圖，或者將一模型視圖插入到工程圖文件中時(shí)，將彈出【模型視圖】屬性管理器，可從指定的視圖名稱選擇一方向，然后生成工程圖視圖。模型視圖可以創(chuàng)建前視、后視、左視、右視、上視、下視、等軸測(cè)、當(dāng)前模型視圖、上下二等角軸側(cè)及左右二等角軸測(cè)等多種視圖。(3) 投影視圖投影視圖是指將工程圖中已存在的視圖，建立以該視圖為前視圖的上、下、左、右4個(gè)正投影視圖中的其中一個(gè)視圖。(4) 剖面視圖剖面視圖可以顯示設(shè)計(jì)零件內(nèi)部特征的厚度、斜度等構(gòu)造。適當(dāng)使用剖面圖可以使零件的工程圖更為清晰，便于讀圖。剖面視圖一般分為：全剖視圖、部分剖視圖、階梯剖視圖和旋轉(zhuǎn)剖視圖等。建立剖視圖必須有一條剖面線。對(duì)于全剖視圖，利用直線或者中心線命令，既可以在執(zhí)行剖視命令前在視圖中剖視位置先畫(huà)剖面線，也可以在執(zhí)行剖視命令后在視圖中剖視位置再畫(huà)剖面線。對(duì)于部分剖視圖，既可以在執(zhí)行剖視命令前也可以在執(zhí)行剖視命令后在視圖中的剖視位置先畫(huà)剖面線。階梯剖視圖的剖面線一般為多條連續(xù)的直線。創(chuàng)建階梯剖視圖，必須在執(zhí)行剖視命令前在視圖中剖視位置先畫(huà)剖面線。對(duì)于旋轉(zhuǎn)剖視圖，既可以在執(zhí)行剖視命令前也可以在執(zhí)行剖視命令后在視圖中的剖視位置畫(huà)剖面線。(5) 輔助視圖輔助視圖類似于投影視圖，但是如果零件中包含斜面特征，只以一般正投影視圖來(lái)觀測(cè)的話，則可能無(wú)法了解斜面上的實(shí)際形狀。這時(shí)只有通過(guò)輔助視圖命令，才能清楚了解斜面的特征。(6) 局部放大圖局部視圖用來(lái)放大顯示模型上較為復(fù)雜或者微小的部分。局部視圖可以是正交視圖、空間視圖、剖面視圖、裁剪視圖、爆炸裝配體視圖或者另一局部視圖。二維工程圖與三維圖兩者是相輔相成，密不可分的。雖然三維造型圖在機(jī)械設(shè)計(jì)中更具優(yōu)勢(shì)和直觀性，但工人在制造零件時(shí)依據(jù)的還是工程圖。3.3.3 M200A氣瓶的工程圖（1） 剖視圖（如圖15）圖15 瓶蓋工程圖以上是瓶蓋的剖視圖，這種表示法就可以清楚地表現(xiàn)瓶蓋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)了。（2） 爆炸工程圖（如圖16）圖16 清洗閥工程圖以上是清洗閥的爆炸工程圖，這樣的表現(xiàn)手法可以清晰的地表現(xiàn)出部件的裝配關(guān)系了。（3） 標(biāo)準(zhǔn)三視圖（如圖17）圖17 通氣蓋工程圖以上是通氣蓋的標(biāo)準(zhǔn)三視圖，分別是主視圖、俯視圖和左視圖。這種視圖表示法適用于三視圖不一樣的零件，而本圖中的左視圖又通過(guò)剖視圖來(lái)表現(xiàn)，這樣就更清楚地表現(xiàn)出通氣蓋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)了。4 M200A氣瓶的裝配工藝分析和裝配4.1 氣瓶裝配工藝氣瓶在實(shí)際裝配時(shí)采用的是焊接形式，而不是簡(jiǎn)單的機(jī)械連接，這是一種不可拆卸的連接。這是為了保證氣瓶的密封性，防止所裝有毒氣體的泄露。所謂焊接結(jié)構(gòu)裝配焊接工藝(以下簡(jiǎn)稱裝焊工藝) ,就是一個(gè)焊接結(jié)構(gòu)的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程,主要是指組成結(jié)構(gòu)件的零部件裝配焊接的先后次序及相應(yīng)的裝配焊接內(nèi)容,即具體的加工工藝路線。而焊接結(jié)構(gòu)裝焊工藝的設(shè)計(jì),就是通過(guò)對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和功能的分析,對(duì)其整體裝焊工藝進(jìn)行規(guī)劃,從而保證整體裝焊工藝的完整性和有效性的過(guò)程11。本課題所設(shè)計(jì)的M200A氣瓶所用的材料為1Cr18Ni9Ti不銹鋼，這種奧氏體不銹鋼在焊接時(shí)，它的流動(dòng)性能好，致密性強(qiáng)，成型美觀，韌性和強(qiáng)度較高，防腐蝕能力強(qiáng)，是化工容器的良好使用材料。對(duì)于1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼而言，一般情況下能很好地是適應(yīng)于溶化焊接，但是從經(jīng)濟(jì)、實(shí)用和機(jī)械器具及技術(shù)性能方面考慮，還是采用手工電弧焊接較好12。裝配時(shí)根據(jù)1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼的特點(diǎn)、性能進(jìn)行裝配加工。氣瓶裝配時(shí)所采取的工藝流程如下：各零件加工打磨清洗超聲波清洗定位焊檢驗(yàn)圓周焊檢驗(yàn)烘干抽真空沖入氣體13。4.2 裝配過(guò)程在現(xiàn)代制造業(yè)中, 裝配是產(chǎn)品生命周期的重要環(huán)節(jié),裝配成本占產(chǎn)品制造成本的40%50%, 裝配工作量占整個(gè)制造工作量的20%70%, 且手工作業(yè)工作量大, 裝配自動(dòng)化一直是制造自動(dòng)化中的瓶頸問(wèn)題。因此, 1980 年代初, 出現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)輔助裝配規(guī)劃( Computer AidedAssembly Process Planning, CAAPP) 技術(shù)的研究。目前,計(jì)算機(jī)輔助裝配規(guī)劃已經(jīng)成為CAD 技術(shù)推廣應(yīng)用的熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一, 其目的是給設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)決策支持, 達(dá)到縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期, 提高產(chǎn)品裝配效率的目的。SolidWorks為用戶提供了一個(gè)高效、易用的裝配設(shè)計(jì)環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中用戶既可以通過(guò)自底向上的方式將單個(gè)的零件裝配為低級(jí)的子裝配，進(jìn)而由低級(jí)的子裝配組裝為更高一級(jí)的子裝配，最后完成整個(gè)裝配；也可以通過(guò)頂向下的裝配方式直接在裝配環(huán)境中派生設(shè)計(jì)零件。在創(chuàng)建新零件時(shí)，可直接參考其他零件并保持關(guān)聯(lián)14。4.2.1 裝配規(guī)劃的方法裝配規(guī)劃實(shí)質(zhì)上就是在各種幾何約束條件及工藝約束條件的制約下, 求解出滿足各種約束條件、效率優(yōu)良的裝配順序, 裝配序列的規(guī)劃方法可分為如下幾種:（1) 基于裝配優(yōu)先約束關(guān)系的裝配序列生成方法獲取優(yōu)先約束關(guān)系是最直觀的裝配順序生成方法,該方法的關(guān)鍵是裝配優(yōu)先約束關(guān)系的獲取, 采用人機(jī)交互的方法, 工作量大, 人員要求高, 易出錯(cuò), 自動(dòng)獲取優(yōu)先約束難度大, 優(yōu)點(diǎn)是獲得零件裝配的優(yōu)先約束后, 容易求得零件的裝配順序。（2) 基于部件識(shí)別的裝配序列求解方法根據(jù)零件的部件分類, 分層次生成部件的裝配順序,依據(jù)一定的規(guī)則綜合部件的裝配順序, 即可求得產(chǎn)品的裝配序列?；诓考R(shí)別的求解方法有效地抑制了裝配順序生成的組合爆炸問(wèn)題, 但需借助知識(shí)去除那些理論上可行但實(shí)際裝配操作工藝性差的裝配序列。（3) 拆卸法求解裝配順序的方法拆卸法通過(guò)求解零件的拆卸順序來(lái)獲得零件的裝配順序。但前提是裝配和拆卸必須互為可逆。（4) 基于知識(shí)的求解方法基于知識(shí)的方法求解裝配序列, 采用一階謂詞邏輯來(lái)表達(dá)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)序列優(yōu)先約束和裝配資源約束等知識(shí)。系統(tǒng)以產(chǎn)品CAD 模型為輸入, 通過(guò)人機(jī)交互獲取零部件裝配優(yōu)先約束。通過(guò)圖搜索算法求解產(chǎn)品配合特征圖的最小割集來(lái)產(chǎn)生裝配序列, 該方法對(duì)于特定產(chǎn)品的裝配序列求解比較有效, 缺點(diǎn)是適用面窄, 且領(lǐng)域知識(shí)的獲取較難。（5) 基于矩陣運(yùn)算的方法該方法以矩陣表示裝配體中有配合關(guān)系的零件之間的聯(lián)接關(guān)系, 矩陣中的每個(gè)元素代表零件的裝配關(guān)系。矩陣用線性代數(shù)中的有關(guān)運(yùn)算進(jìn)行變換規(guī)約, 簡(jiǎn)化了聯(lián)結(jié)關(guān)系矩陣對(duì)應(yīng)的裝配序列。4.2.2 裝配序列的評(píng)價(jià)及優(yōu)化即使產(chǎn)品的零件數(shù)目較少, 其裝配序列也具有多種組合的可能性。如何提出合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)所規(guī)劃的裝配序列進(jìn)行評(píng)價(jià)意義重大, 目前, 采用的裝配序列評(píng)價(jià)方法主要有定性和定量?jī)煞N。定性準(zhǔn)則有裝配方向換向的頻繁、子裝配體的穩(wěn)定性和安全性等。定量因素有裝配時(shí)間、裝配成本等。定性準(zhǔn)則主要為裝配順序的選擇提供有益的參考, 但不便實(shí)際應(yīng)用。定量的評(píng)價(jià)因素考慮了裝配工藝的特性, 為完成裝配順序的自動(dòng)評(píng)價(jià)提供了量化的指標(biāo)。體現(xiàn)了裝配操作的方便程度。4.2.3 裝配關(guān)系表達(dá)及應(yīng)用零件的裝配關(guān)系一般可分為三種: 凹凸特征間的匹配關(guān)系; 特征為兩個(gè)對(duì)應(yīng)的裝配特征占有相同的體積; 同時(shí)具有相同的參考原點(diǎn); 平面特征間的貼合關(guān)系; 特征為兩個(gè)對(duì)應(yīng)的裝配特征不占有相同的體積, 但是互相接觸;平面特征間的對(duì)齊關(guān)系, 特征為兩個(gè)對(duì)應(yīng)的裝配特征不占有相同的體積, 但是相互對(duì)稱。裝配關(guān)系表達(dá)主要有以下幾種模型:（1) 關(guān)聯(lián)圖模型采用關(guān)聯(lián)圖表達(dá)產(chǎn)品裝配關(guān)系的優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單, 缺點(diǎn)是零件之間的聯(lián)系并不對(duì)應(yīng)具體的裝配操作, 利用聯(lián)系圖模型難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配序列規(guī)劃。（2) 聯(lián)接矩陣法裝配關(guān)系聯(lián)接矩陣是關(guān)聯(lián)圖模型的矩陣表示形式。用聯(lián)接矩陣表示裝配關(guān)系的優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)聯(lián)接矩陣, 能判斷出裝配體中零件的聯(lián)接情況, 并可通過(guò)單位值最多的行或列對(duì)應(yīng)的零件, 識(shí)別出裝配體的基礎(chǔ)件。(3) 產(chǎn)品等級(jí)裝配模型產(chǎn)品總是由一個(gè)或多個(gè)功能部件和零件裝配而成,這些部件分別實(shí)現(xiàn)自己的功能, 又往往包含下一級(jí)子裝配體, 下一級(jí)子裝配體又包含更下一級(jí)子裝配體, 如此拆分, 直到最終不可拆分的零件。等級(jí)模型用子裝配體表達(dá)一組功能上或物理結(jié)構(gòu)上相關(guān)的零件集，其優(yōu)點(diǎn)是能表達(dá)產(chǎn)品中零部件間的層次關(guān)系15。4.2.4 M200A氣瓶的裝配流程通過(guò)比較和分析，以先從子部件裝配再到整體裝配，以從內(nèi)到外、從定位焊到圓周焊的原則，M200A氣瓶采用如下的裝配（焊接）流程：(1) 首先是進(jìn)行子部件的裝配：M200A氣瓶的子部件包括通氣閥和清洗閥，這兩個(gè)部件的結(jié)構(gòu)是一樣的，都是由通氣蓋、通氣管、螺帽、螺母和墊片組成的。通氣蓋和螺帽先裝配在一起，然后加入墊片，再壓入通氣管，最后由螺母旋到一個(gè)合適的位置壓緊、固定。通氣閥的裝配關(guān)系如圖18：圖18 通氣閥工程圖(2) 其次是子部件與子部件之間的焊接裝配：進(jìn)氣管和排氣管分別與瓶蓋焊接，注意裝配時(shí)彎管的角度；同時(shí)清洗閥伸入瓶蓋上16孔內(nèi)與瓶蓋焊接；然后瓶?jī)?nèi)管插入入口管3mm后與排氣管進(jìn)行定位焊，注意使兩根管子在同一平面內(nèi)。(3) 再次是進(jìn)行圓周焊：先是瓶蓋連同上面已經(jīng)焊接好的進(jìn)氣管、排氣管、通氣閥以及瓶?jī)?nèi)管與瓶身的焊接裝配，然后是瓶身與瓶底的焊接。(4) 最后，依次在進(jìn)氣管和排氣管上焊接VCR接頭和通氣閥，注意焊接VCR接頭的時(shí)候要與瓶身正面成15的角度。至此，M200A氣瓶已經(jīng)全部焊接裝配完畢。M200A氣瓶的裝配關(guān)系見(jiàn)如下爆炸工程圖19：圖19 M200A氣瓶裝配爆炸工程圖結(jié)束語(yǔ)本文以SolidWorks2008為工具，對(duì)M200A氣瓶進(jìn)行了深入細(xì)致的分析，深刻領(lǐng)會(huì)了它的結(jié)構(gòu)體系，設(shè)計(jì)方法，同時(shí)參考了國(guó)內(nèi)外氣瓶設(shè)計(jì)的先進(jìn)實(shí)例，查閱了一定數(shù)量的相關(guān)資料，總結(jié)出一般氣瓶的設(shè)計(jì)思路，本文的具體工作如下：(1) 對(duì)M200A現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)、原理進(jìn)行了詳細(xì)分析；(2) 設(shè)計(jì)了M200A氣瓶的整體結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用SolidWorks三維建模軟件建立了氣瓶的實(shí)體模型；(3) 細(xì)致研究了其各個(gè)部分的設(shè)計(jì)原理，并在借鑒前人理論分析成果的基礎(chǔ)上，總結(jié)自己的設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)思路，得出了氣瓶的設(shè)計(jì)流程。由于作者的水平所限，很多地方考慮的還不是很全面。需要的改進(jìn)的地方還有很多：(1) 論文中的M200A氣瓶的設(shè)計(jì)方法僅適用于集成電路板中所用的小型氣瓶。氣瓶的種類很多，有些用于特殊常場(chǎng)合的氣瓶工作原理和工作方式與一般的氣瓶有很大差別，可能會(huì)不適合于本設(shè)計(jì)的思路。(2) 氣瓶在實(shí)際的焊接裝配中要考慮很多問(wèn)題，這個(gè)是理論設(shè)計(jì)考慮不到的，有些變量對(duì)結(jié)果影響很小，可以忽略不計(jì)，有些影響卻很大，這就造成了理論設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)的出入很大。另外這些誤差有的以現(xiàn)在的科技水平暫時(shí)還分析不出原因，這時(shí)往往用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的結(jié)果更加準(zhǔn)確，就拿經(jīng)驗(yàn)公式代替了理論公式。但是經(jīng)驗(yàn)公式往往有其局限性，不可能適合所有的情況，應(yīng)該具體問(wèn)題具體分析對(duì)待。通過(guò)總結(jié)，希望能為后續(xù)研究者提供一點(diǎn)思路，早日解決這些難題，給實(shí)際生產(chǎn)提供更有用的幫助。致 謝在本文完成之際，首先向我的指導(dǎo)老師黃新燕副教授和張樂(lè)瑩老師表示衷心的謝意。在我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，導(dǎo)師對(duì)我進(jìn)行了全面的訓(xùn)練，并且一直給予贊揚(yáng)和肯定，使我深受鼓舞。導(dǎo)師淵博的知識(shí)、塌實(shí)的工作作風(fēng)、科學(xué)的工作方法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和敏銳的洞察力，使我深受教育。這些會(huì)給我以后的學(xué)習(xí)生活產(chǎn)生很大的影響，受益終身。感謝戶廷勇輔導(dǎo)員在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我的督促。感謝李小忠老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我的特別指導(dǎo)。感謝同組的石芳、許巧兵、馬磊等同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予的熱情幫助和支持。感謝評(píng)審老師在百忙中審查我的論文，并對(duì)論文提出寶貴的指導(dǎo)和建議。祝你們工作順利，心想事成！最后，衷心感謝我的父母，為了支持我學(xué)業(yè)付出的勞苦艱辛。參 考 文 獻(xiàn)1 張潔. 國(guó)內(nèi)復(fù)合材料氣瓶發(fā)展及氣瓶標(biāo)準(zhǔn)概況J. 纖維復(fù)合材料， 2007, (3): 3842.2 周海成等. 纖維纏繞復(fù)合材料氣瓶的發(fā)展及其標(biāo)準(zhǔn)情況J. 壓力容器， 2004，(9): 3236.3 常新龍， 張曉軍， 劉新國(guó)， 簡(jiǎn)斌. 復(fù)合材料氣瓶有限元分析與爆破壓力預(yù)測(cè)J. 火箭推進(jìn), 2008, 34(4)： 2831.4 李小明， 邱桂杰， 劉錦霞. 某型復(fù)合材料氣瓶?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)J. 纖維復(fù)合材料， 2007， 24(1)： 21.5 陳汝訓(xùn). 復(fù)合材料天然氣氣瓶設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題J. 宇航材料工藝，2001， (5): 5557.6 林再文， 李濤， 孫浩偉等. 幾種纖維復(fù)合材料壓力容器的性能對(duì)比研究J. 纖維復(fù)合材料, 2005, 22(1)： 21.7 馬希青， 李河宗， 崔堅(jiān). 以Pro/E為支撐搭建基地平臺(tái)，強(qiáng)化實(shí)體設(shè)計(jì)課程建設(shè)J. 河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）， 2007， 24（3）： 718.8 江慶. SolidWorks三維造型在機(jī)械制圖綜合實(shí)踐中的應(yīng)用J. 機(jī)械管理開(kāi)發(fā)， 2008， 23（1）： 1831849 丁杰. 基于SolidWorks的機(jī)械零件參數(shù)化設(shè)計(jì)方法J. 甘肅科技， 2009， 25（3）： 2021.10 張樂(lè)樂(lè)， 郭北苑， 胡仁喜. SolidWorks應(yīng)用教程M. 北京： 清華大學(xué)出版社北京交通大學(xué)出版社， 2007. 183222.11 白二平， 朱志明， 陳丙森， 袁崇福， 張崇軻. 計(jì)算機(jī)輔助裝配焊接工藝設(shè)計(jì)J. 焊接， 2001， （6）： 2225.12 易偉， 朱魁. 1Cr18Ni9Ti鋼管在脫硫系統(tǒng)中的裝配、焊接及其應(yīng)用J. WISCO TECHNOLOGY, 2003, 41(1): 5461.13 樊兆寶. 某型號(hào)壓力氣瓶的焊接工藝J. 航空精密制造技術(shù)， 2008， 44（1）： 4648.14 李云鵬. SolidWorks裝配解決方案J. CAD/CAM與制造業(yè)信息化， 2007， （9）： 3842.15 卜云峰. 面向中小企業(yè)的計(jì)算機(jī)輔助裝配工藝規(guī)劃J. 機(jī)械工程師， 2007， （9）： 106107.南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表學(xué)生姓名任蕾蕾學(xué) 號(hào)05010203指導(dǎo)教師黃新燕選題情況課題名稱M200A 氣瓶的三維造型設(shè)計(jì)難易程度偏難適中偏易工作量較大合理較小符合規(guī)范化的要求任務(wù)書(shū)有無(wú)開(kāi)題報(bào)告有無(wú)外文翻譯質(zhì)量?jī)?yōu)良中差學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況好一般差工作進(jìn)度快按計(jì)劃進(jìn)行慢中期工作匯報(bào)及解答問(wèn)題情況優(yōu)良中差中期成績(jī)?cè)u(píng)定：良好所在專業(yè)意見(jiàn)：該學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，能積極主動(dòng)地完成布置的任務(wù)，達(dá)到所要求的工作進(jìn)度。 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)系部：機(jī)械工程系專 業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué) 生 姓 名：任蕾蕾學(xué) 號(hào)：05010203設(shè)計(jì)(論文)題目：M200A氣瓶的三維造型設(shè)計(jì)起 迄 日 期:2009年03月09日 06月14日設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn):南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院指 導(dǎo) 教 師:黃新燕 張樂(lè)瑩專業(yè)負(fù)責(zé)人:龔光容發(fā)任務(wù)書(shū)日期: 2009年 2月 26日任務(wù)書(shū)填寫(xiě)要求1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫(xiě)，經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、系部領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書(shū)應(yīng)在第七學(xué)期結(jié)束前填好并發(fā)給學(xué)生；2任務(wù)書(shū)內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書(shū)寫(xiě)，禁止打印在其它紙上后剪貼；3任務(wù)書(shū)內(nèi)填寫(xiě)的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)所在專業(yè)及系部主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫(xiě)；4任務(wù)書(shū)內(nèi)有關(guān)“系部”、“專業(yè)”等名稱的填寫(xiě)，應(yīng)寫(xiě)中文全稱，不能寫(xiě)數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫(xiě)全號(hào)；5任務(wù)書(shū)內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫(xiě)，應(yīng)按照國(guó)標(biāo)GB 77142005文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則的要求書(shū)寫(xiě)，不能有隨意性；6有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 74082005數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)1本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，將進(jìn)一步鞏固所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及輔助制造等機(jī)械制造領(lǐng)域的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，并鍛煉其運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)來(lái)分析和解決問(wèn)題的能力。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)通用CAD設(shè)計(jì)軟件工具的運(yùn)用，也可進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)、運(yùn)用能力。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)也可培養(yǎng)學(xué)生外文文獻(xiàn)的閱讀和翻譯以及相關(guān)資料的查閱能力，從而從整體上提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。2本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是氣瓶的三維造型設(shè)計(jì)。該同學(xué)在這個(gè)課題中主要負(fù)責(zé)完成氣瓶這個(gè)產(chǎn)品中各零件的三維造型、工程圖生成及最終的裝配并制定相應(yīng)的工藝文件。具體要求包括：（1）外文資料翻譯，至少3000字；（2）閱讀相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述；（3）氣瓶材料采用316L和1Cr18Ni9Ti；(4) 氣瓶的內(nèi)表面粗糙度，機(jī)加工應(yīng)達(dá)到1.6,機(jī)械拋光應(yīng)達(dá)到0.1，最后經(jīng)電拋光處理；（5）氣瓶直徑，瓶身高150；（6）利用通用CAD軟件完成零件造型、裝配及工程圖生成；（7）撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文說(shuō)明書(shū)；畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)3對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等：1氣瓶全套二維工程圖2氣瓶全套三維造型文檔3畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（一份）4主要參考文獻(xiàn)：1 陳伯雄. 三維設(shè)計(jì)是CAD技術(shù)應(yīng)用的必然趨勢(shì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20002 劉永翔. 產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)用基礎(chǔ)M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20033 康曉東. CAD技術(shù)(上)J. 機(jī)械工程師,19974 許發(fā)樾. 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，20035 李德群.現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)方法.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，20016 張阿維,王會(huì)燃. 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與發(fā)展J. 西北紡織工學(xué)院學(xué)報(bào),19997 袁波. 基于三維模型的二三維一體化設(shè)計(jì). 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造，19988 評(píng)測(cè)專家組. 三維CAD/CAM軟件評(píng)測(cè)總結(jié). 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造，19999 樊柄輝，李江云. 三維參數(shù)化特征造型機(jī)械CAD北京：清華大學(xué)出版社，199910 李啟炎.三維CAD設(shè)計(jì)及制圖教程. 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社,2000畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)5本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容2009年 3月9日 3月19日 3月20日 4月9 日4月10日 5月1日5月2日 5月10 日5月11日 5月20日5月21日 6月5日6月6日 6月10日6月11日 6月14日下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，翻譯英文資料，完成資料的查詢完成文獻(xiàn)綜述和開(kāi)題報(bào)告和課題前期準(zhǔn)備零件的三維造型設(shè)計(jì)產(chǎn)品的裝配撰寫(xiě)工藝文件撰寫(xiě)論文修改論文論文答辯所在專業(yè)審查意見(jiàn)：負(fù)責(zé)人： 年 月 日系部意見(jiàn)：系部主任： 年 月 日南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前期工作材料學(xué)生姓名:任蕾蕾學(xué) 號(hào)：05010203系部:機(jī)械工程系專 業(yè):機(jī)械工程及自動(dòng)化設(shè)計(jì)(論文)題目:M200A氣瓶的三維造型設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師:黃新燕副教授 (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))材 料 目 錄序號(hào)名 稱數(shù)量備 注1畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題、審題表12畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)13畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告含文獻(xiàn)綜述14畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯含原文15畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表12009年5月 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯系部： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 姓 名： 任蕾蕾 學(xué) 號(hào)： 05010203 (用外文寫(xiě))外文出處：U.S. DEPARTMENT OF THE NAVY CARDEROCK DIVISION, NAVAL SURFACE WARFARE CENTER 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 所選原文資料內(nèi)容符合本畢業(yè)設(shè)計(jì)及專業(yè)方向要求，篇幅飽滿，翻譯用詞準(zhǔn)確，語(yǔ)句通順。 簽名： 2009 年 3 月 18 日注：請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。附件1：外文資料翻譯譯文產(chǎn)品模型是造船環(huán)境中的核心信息源 摘要在造船CAD / CAM系統(tǒng)中，產(chǎn)品模型是在設(shè)計(jì)過(guò)程中逐步建立起來(lái)的，其中包括幾何和非幾何信息。在設(shè)計(jì)的同時(shí)，對(duì)模型作進(jìn)一步擴(kuò)展增加制造信息（一些國(guó)家稱其為產(chǎn)品工程信息），如造船生產(chǎn)計(jì)劃和裝配結(jié)構(gòu)的定義。 零件制造所需的信息來(lái)自模型，如工程圖，零部件明細(xì)表和數(shù)控設(shè)備所需的信息。當(dāng)造船生產(chǎn)計(jì)劃的定義和產(chǎn)品模型相結(jié)合時(shí)，如零部件清單、裝配圖等所需要的信息就可以直接從產(chǎn)品模型得到，而不需手工建立。 使用產(chǎn)品模型這個(gè)概念建立的系統(tǒng)，以及有組織地實(shí)施的方法可以降低成本、提高生產(chǎn)力和競(jìng)爭(zhēng)力。 引言背景船舶及海上的建筑往往是不成系列的或單件定制的產(chǎn)品。這種產(chǎn)品的復(fù)雜性意味著高強(qiáng)度的設(shè)計(jì)和規(guī)劃過(guò)程，許多任務(wù)必需同時(shí)進(jìn)行。通常，產(chǎn)品中的一個(gè)零件在制造的同時(shí)，另一個(gè)零件正在進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。對(duì)更高的效率和更短的交貨時(shí)間的要求則意味著重疊進(jìn)行的工作不斷增加而使得整個(gè)過(guò)程也將變得更加復(fù)雜。除此之外，許多設(shè)計(jì)中的變更提出得太遲。 一些企業(yè)引用一種新的行業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)形容這種情形：“并行工程”。盡管這個(gè)術(shù)語(yǔ)是新的，但對(duì)造船業(yè)來(lái)說(shuō)，這種狀況卻不是新的，很多年來(lái)工人們已習(xí)慣于從事重疊性的工作。以可控的方式處理重疊工作的能力在很大程度上影響了一個(gè)組織的效率。增加工作的重疊性的關(guān)鍵是對(duì)信息流的管理和控制。 在大多數(shù)情況下造船廠中詳細(xì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)都是在公司內(nèi)部進(jìn)行的，并且是在造船廠管理部門(mén)直接控制下。這在某種程度上成為唯一發(fā)現(xiàn)有效的處理信息流并把潛在的信息處理問(wèn)題轉(zhuǎn)化為信息處理技能的一種可能，創(chuàng)造競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)。 造船曾被描述為“從最簡(jiǎn)單的零件，以非常復(fù)雜的方式組裝，到生產(chǎn)出高精密產(chǎn)品這樣一個(gè)過(guò)程”，這是一個(gè)很好的說(shuō)明。生產(chǎn)有足夠的精度的零部件很重要，但真正的挑戰(zhàn)是對(duì)設(shè)計(jì)和裝配過(guò)程進(jìn)行管理，以提高效率和縮短交貨時(shí)間。 自東歐的政治變革后，一些國(guó)家將進(jìn)入商業(yè)造船市場(chǎng)上，成為新成員。以前主要建造軍艦的國(guó)家，將會(huì)進(jìn)入新的制造領(lǐng)域；而新的發(fā)展中國(guó)家，尤其是遠(yuǎn)東地區(qū)的，也將會(huì)以造船國(guó)的身份進(jìn)入該市場(chǎng)。此外，目前一些主要的造船國(guó)將通過(guò)再投資來(lái)保護(hù)他們目前的地位。所有這些變化將導(dǎo)致造船能力的提高和激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)。 許多國(guó)家在造船手段和現(xiàn)代化設(shè)備方面進(jìn)行了投資，如機(jī)器人和自動(dòng)化生產(chǎn)線。這些投資結(jié)合工序的改變和對(duì)員工培訓(xùn)，以求達(dá)到一個(gè)最佳的解決方案。這些新投資能獲得最大回報(bào)的一個(gè)關(guān)鍵是確保控制這些過(guò)程的信息系統(tǒng)已經(jīng)按經(jīng)營(yíng)的要求優(yōu)化并和新的方法緊密結(jié)合。造船企業(yè)在當(dāng)今世界上，造船業(yè)是一個(gè)極其復(fù)雜的行業(yè)，圖1以簡(jiǎn)化的方式說(shuō)明了該行業(yè)中的主要活動(dòng)并歸納如下。 圖1 造船業(yè)招標(biāo)。招標(biāo)是船主和制造商以合同的形式就最初的設(shè)計(jì)，連同價(jià)格和交貨時(shí)間進(jìn)行商榷的過(guò)程，在此確定制造方案。此過(guò)程作的決定將直接影響合同最后的成本。設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)活動(dòng)是在最初的設(shè)計(jì)上作進(jìn)一步的詳細(xì)設(shè)計(jì)，根據(jù)制造方案確定裝配順序并建立產(chǎn)品生產(chǎn)所需的信息。 生產(chǎn)。在生產(chǎn)活動(dòng)中，采用在詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程中創(chuàng)建的信息來(lái)建造船只。生產(chǎn)通常被劃分為三個(gè)主要階段。第一階段是用原材料制造的各種不同類型的零件。第二階段是裝配即將組成整體的零件組裝到已裝配好的組件上，依此類推，直至最后的產(chǎn)品組裝完成。最后，在服役階段對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試和試驗(yàn)。 規(guī)劃。項(xiàng)目計(jì)劃的完善和監(jiān)測(cè)都在規(guī)劃活動(dòng)中。所有的活動(dòng)都必須指定計(jì)劃并與制造方案相一致。材料。通過(guò)對(duì)包括從采購(gòu)到店鋪的發(fā)貨等活動(dòng)的控制，來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供支撐。 資金和執(zhí)行。在資金和執(zhí)行活動(dòng)中，涉及公司和每一項(xiàng)工程的資金監(jiān)測(cè)和控制。信息流。從咨詢開(kāi)始，到交貨結(jié)束，造船過(guò)程涉及許多的部門(mén)間龐大信息量的產(chǎn)生和交換。這會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤、重復(fù)性的工作和為等待信息而導(dǎo)致延誤。最終結(jié)果是企業(yè)效率低下。造船管理的任務(wù)之一是要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)針對(duì)于本行業(yè)的信息流解決方案，以確保在造船進(jìn)程中各個(gè)成員盡可能的高效率。 高效率造船的關(guān)鍵因素與信息流相關(guān)的影響造船效率的關(guān)鍵因素有很多，分列如下。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)是為了確保所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能更容易地被制造出來(lái)，并且能減少人工耗時(shí)。一個(gè)考慮周全的制造方案在并行設(shè)計(jì)的早期活動(dòng)中就說(shuō)明了如何完善船只的制造，以確保詳細(xì)設(shè)計(jì)能最適合生產(chǎn)設(shè)備。這樣產(chǎn)品設(shè)計(jì)才能真正實(shí)現(xiàn)。通過(guò)確定制造方案，盡早對(duì)組件或關(guān)鍵的組件進(jìn)行分解，同時(shí)將設(shè)計(jì)也考慮進(jìn)去，從而保證在裝配階段可以很容易地將組件裝配，每個(gè)組裝階段必要的材料也能及時(shí)訂購(gòu)并發(fā)放以滿足制造計(jì)劃的需要。試制。為了最大限度地發(fā)揮試制水平，更多的工作可以在制造過(guò)程的早期完成。當(dāng)工作可以在車(chē)間條件下而不是在船架上進(jìn)行時(shí)，工作費(fèi)用就可減少。 完整一致的產(chǎn)品信息。由制造的每個(gè)階段產(chǎn)生的產(chǎn)品信息可以提高運(yùn)作效率，因?yàn)樗斜匾男畔⒍挤旁谝环菸募?，工人們就不必再搜索信息。一致的信息連同適當(dāng)精準(zhǔn)的控制能確保生產(chǎn)項(xiàng)目準(zhǔn)確地融入制造的后期階段。這些項(xiàng)目往往來(lái)自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，比如船體和管道。 數(shù)控、群控和機(jī)器人技術(shù)。數(shù)字控制（數(shù)控）設(shè)備和機(jī)器人的使用可以減少制造項(xiàng)目的勞動(dòng)力成本。重要的是能夠從產(chǎn)品模型對(duì)這些機(jī)械設(shè)備創(chuàng)建控制信息，并能夠?qū)ψ兓鞒隹焖夙憫?yīng)。質(zhì)量控制。生產(chǎn)每一階段的質(zhì)量或精度控制可以減少后期的返工。 材料處理。材料信息處理的效率是受許多部門(mén)的影響的，從最初的說(shuō)明書(shū)到成分的定義、采購(gòu)、接收，到最后的發(fā)票清算。 造船很大程度上是裝配過(guò)程。材料的處理做得好，將影響一個(gè)項(xiàng)目的時(shí)間和人工耗時(shí)。 今日的挑戰(zhàn) 今日的挑戰(zhàn)是對(duì)信息的處理使用系統(tǒng)和過(guò)程，這可以降低成本和提高生產(chǎn)率。要對(duì)信息流進(jìn)行評(píng)估，首先在觀念上重視上述關(guān)鍵因素和造船業(yè)的特殊條件是很重要的。對(duì)現(xiàn)有的手工操作簡(jiǎn)單地自動(dòng)化不會(huì)比在可能的情況下簡(jiǎn)化信息流有更多的益處，而適應(yīng)組織和新工具的工作方式是可以考慮的。信息流傳統(tǒng)上由技術(shù)和管理信息，以文件、圖紙、零部件清單等形式組成。一個(gè)可選擇的方法是產(chǎn)品模型的概念，它是產(chǎn)品的數(shù)據(jù)庫(kù)，以行業(yè)專用的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)。產(chǎn)品模型概念的實(shí)施對(duì)優(yōu)化上述關(guān)鍵因素的能力是極重要的。產(chǎn)品模型產(chǎn)品模型包含幾何以及非幾何信息，非幾何信息是物體之間的聯(lián)系和從屬關(guān)系；如實(shí)體的拓?fù)潢P(guān)系和屬性、材料代碼、重量、表面處理，能耗和流量。將其稱為產(chǎn)品信息模型將更恰當(dāng)，這樣就強(qiáng)調(diào)了它和基于產(chǎn)品的幾何或圖形信息之間的不同。不管怎樣，產(chǎn)品模型是常用的術(shù)語(yǔ)，因此在本論文中也這樣使用。 在研究像發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部這樣一個(gè)復(fù)雜的區(qū)域時(shí)，需要從不同的視角不斷地進(jìn)行分析，以保證截面和輪廓相對(duì)應(yīng)的投影關(guān)系。手工繪圖是一項(xiàng)繁重的任務(wù)，因?yàn)殡S著進(jìn)程的進(jìn)行各截面和投影必須不斷更新。多年來(lái)，許多造船廠使用塑料模型作為一種工具來(lái)解決這些問(wèn)題，有時(shí)作為一種補(bǔ)充，有時(shí)可以替代手工繪圖。產(chǎn)品模型是基于造船信息為對(duì)象的。對(duì)象的內(nèi)容顯示為圖解信息，從二維繪圖到設(shè)計(jì)完善階段的三維制圖，也可以顯示在列表和報(bào)告中。所有有關(guān)產(chǎn)品模型的信息顯示在圖2中。圖2 產(chǎn)品信息模型圖形表示只有當(dāng)需要時(shí)才生成，比如觀看一個(gè)模式或創(chuàng)建繪圖時(shí)。這樣，圖形表示作為一個(gè)特征而生成，用二維或三維表示，由圖2 指出，隨發(fā)生時(shí)間的改變而定。儲(chǔ)存在對(duì)象中的信息是主要信息。圖形表示（觀點(diǎn)或繪圖）是次要信息，并由可視化系統(tǒng)生成。通過(guò)把對(duì)象的處理而不是圖像信息作為首要的信息資源，使設(shè)計(jì)過(guò)程中的信息流水線化。對(duì)造船信息對(duì)象的關(guān)注有助于信息的集成。每個(gè)項(xiàng)目應(yīng)有一個(gè)單獨(dú)的模塊，這個(gè)模塊需包含整個(gè)項(xiàng)目的信息。因此，把工作會(huì)議聯(lián)系到文件或圖紙，或者將文件復(fù)制到新的會(huì)議都是沒(méi)有必要的。當(dāng)新的模式投入使用時(shí)，所有在本學(xué)科和跨學(xué)科（如船體和全套裝備）范圍內(nèi)的用戶都可以立即得到。附件2：外文原文