壁挂式离子水治疗仪电解槽的结构设计毕业设计(编辑修改稿)

壁挂式离子水治疗仪电解槽的结构设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

在底座上加上了 5 个加强筋，设计厚度是 2mm，为验证厚度是否足够用，现做下列验算： 在治疗仪的所有组件和元件都装配好了之后，通过 Pro/E 软件可以测得整个壁挂式离子水治疗仪的实体体积为： 106mm3= 103m3 ABS 塑料的密度为： 103kg/m3；拉伸的弹性模量 E=― ，取= 109Pa；重力加速度 g= 治疗仪的重力 F=Vρ g= 因为应力 σ =F/A， A 是 5 个加 强筋的横截面积。 加强筋是一个 30 度、 60 度的直角三角形，根据受力方向是加在 60 度的底边上，所以取横截面积在底边网上 2/3 处，算得此横截面积为 4 106m2,所以 σ =F/A=（ 5 4 106） = 106N/m2 因为应变 δ =σ /E= 106/（ 109） =＜ ，所以加强筋的厚度完全满足强度设计要求。 大学学士学位论文 9 3 Pro/ 的设计流程 Pro/Ewildfire 的特征功能及其在本次设计中的应用 Pro/ENGINEER 在当今已成为最普及的三维 CAD/CAM 系统之一，作为一个全方位的三维产品开发软件，它以单一数据库、参数化、基于特征、全相关性及工程数据的再利用等改变了传统的设计理念，成为机械设计自动化领域的新标准。 Pro/E Wildfire 有三个主要的特征，它应用使用参数化设计的以实体为基础的特征模型，使用充填组合式（完全关联构造）机械设计及自动化产品概念设计的实质性标准，同时它也跨越了从设计到制造的整体系统 [1]。 特征的种类： 草绘特征 （ 1） 加材料拉伸 ① 拉伸：使用“拉伸”命令，在绘制剖面之后，将绘 制的剖面拉伸出来形成新的实体。 ② 旋转：围绕一根中心轴旋转所创建的旋转特征。 ③ 扫描：把草绘截面以绘制的路径进行移动，以此来创建实体的特征。 ④ 混合：由一系列（至少两个）平面截面组成，并将这些平面截面的边界用过度曲面来连接，从而形成一个连续的特征。 ⑤ 实体化：把封闭的面转换成实体。 ⑥ 加厚：为平面输入一定的拉伸值，从而转换成实体。 （ 2） 减材料拉伸 是与加材料拉伸相反的概念。 拾取和放置特征 ① 孔：这个功能用也创建各种形态的特征，与钻孔操作有同样的特性。 ② 倒圆角：这个功能是为了把面与面相交的地方处理成 圆弧形的特征。 ③ 壳：这个功能是为了把实体的模型面删除，使实体拥有输入的厚度，最终创建成壳状的特征。 ④ 抜模：用于实体上创建出斜面的特征。 大学学士学位论文 10 曲面特征 这种特征与草绘特征有相似的创建方法，使用曲面特征创建时，使其实体化特征变成精密、复杂的自由曲面特征，在建模过程中会应用到偏移、复制、修剪等功能。 基准特征 ① 基准平面：用于三维空间上创建特征，为了定位这些特征而产生的理论上没有边界的平面。 ② 基准轴：用来创建特征时的参照，可以配合基准面和基准点用于创建尺寸标注参照、圆柱、圆孔及旋转中心，也可用作阵列复制 和旋转复制等操作时的旋转轴 [2]。 本次毕业设计，设计的是壁挂式离子水治疗仪的电解槽，在设计三维实体零件模型的过程中，主要运用了 Pro/ER 软件非几何特征的“基准平面”、“基准点”，几何特征中的“拉伸”、“草绘”、“壳”、“倒圆角”、“倒角”、“旋转”、“阵列”、“镜像”等功能。 壁挂式离子水治疗仪电解槽下槽体部分绘制过程 单击【拉伸工具】按钮，打开拉伸特征操控板，单击【放置】面板中的【定义】，系统将显示【草绘】对话框，选 FRONT 面为草绘平面， RIGHT 为参考平面，接受系统默认的视图方向。 单 击【草绘】按钮，进入草绘状态。 绘制图 所示的截面，单击按钮， 输入拉伸长度 95，点击确定，如图。 图 槽体实体的截面草绘 大学学士学位论文 11 图 槽体实体的拉伸 要想做出如 的实体，可以用拉伸除料达到目的，但是拉伸除料还要事先选定基面绘制准确的草图还要测出除料的深度以便拉伸，这不免过于麻烦，我们可以用【壳】命令，选中需要去除的表面直接在实体上抽出厚度为 的壳体。 图 槽体实体的抽壳 点击【拉伸】，以壳体的开口面为基面绘制草图如图 ，拉伸高度 3，如图。 图 槽体底座截面草绘 大学学士学位论文 12 图 槽体底座的拉伸实体 利用“倒圆角” 命令将拉伸出的壳体的棱角倒圆。 然后再次进行拉伸，在上步拉伸的实体的上表面进行草绘，并与上步类似，向上拉伸高度 3，如图。 图 槽体倒圆角 图 底座凹槽草绘 为做出如图 的实体，同样可以用拉伸除料，但是为避免反复用统一功能，达到尽量节省步骤、简便绘图的要求，可以在基面上直接绘出要两个除掉实体部分的截面如图 ，然后同时除料以达到效果。 大学学士学位论文 13 图 凹槽的拉伸除料 点击【倒圆角】 ，将除料之后实体上的棱角倒圆。 为达到图 的特征，可以先除透一个圆孔，在进行阵列，但这需要两个步骤，可以直接在底面一次性的画出所有圆孔的截面如图 ， 然后一次除料完成如图。 图 螺钉连接孔的草绘 图 螺钉连接孔的拉伸除料 在通孔的同一位置，向上拉伸出带有统一大小通孔的 8 个圆柱体，拉伸高度为 以圆柱的顶面为基面，点击【拉伸】，绘制如图 的草绘，利用“拉伸到面” 得到实体。 选中该实体，点击“镜像”命令，选中中心分割面，得到图 大学学士学位论文 14 图 内置螺钉连接孔的实体的草绘 图 内置螺钉连接孔的实体拉伸 选中上步做出的实体，运用“镜像”做出另 外一个耳。 点击【拉伸】，在两个耳形实体的背面，做出直径为 的同心圆，拉伸除料，且除透，如图。 图 耳形实体的拉伸 1 为达到目的，最终的耳形实体定位部分需拉伸两次，所以现在在上步拉伸的实体的表面继续建立基面进行拉伸，绘制草绘两个直径分别是 和 8 的同心圆。 拉伸高度 ，如图。 大学学士学位论文 15 图 耳形实体再次拉伸 1 为了安装时前后定位，设计了在电解槽上下结合面处的突起的实体。 图 定位突起的拉伸实体 1 点击【拉伸】命令，在电解槽背面建立基面，准备做出另外的三个用于定位的实体部分，草绘如图 ，拉伸高度 ，如图。 图 螺钉定位实体的草绘 图 螺钉定位实体的拉伸 1 为达到如图 所示的效果，我们可以先拉伸一个大的实心圆柱，然后再做两次的拉伸，但是这样会两次草绘统一部分，且内部结构形状较复杂，进行两次拉伸时容大学学士学位论文 16 易出错，所以绘制时先画一个圆环进行拉伸，然后 拉伸除料内圆里的实体，最后在环形实体的后面做一定厚度的封口。 即：先绘制草绘如图 ，然后拉伸长度 如图 图 进水口实体截面草绘 图 进水口实体拉伸 1 提取内圆圆周线作为草绘线，进行拉伸除料，如图 图 进水口实体的拉伸除料 1 在拉伸的圆柱体的背面进行草绘，拉伸长度 ， 以达到封口的目的。 大学学士学位论文 17 图 进水口实体 1 点击【拉伸】命令，在第 16 步绘制的实体的前面建立基面绘制草图如图 ，并拉伸到面形成实体，如图。 图 进水口螺钉连接处实体截面草绘 图 进水口螺钉连接处实体 1 下面为绘制出如图 的几个圆柱体叠加的特征，可以逐层的分别用拉伸的方式进行绘制，但是这样绘制工程过于麻烦，步骤太多，没有达到灵活运用 Pro/E 软件的目的，所以可以先确定中心线的位置，然后用【草绘】功能绘制中心线作为旋转中心，在旋转中心的一侧绘制出整体的外轮廓线，旋转 360 度即可绘制出所需要的特征。 具体步骤如下 点击【草绘】命令，绘制草绘线作为中心轴，再点击【旋转】命令，在草绘线，即大学学士学位论文 18 中心线的一侧绘制出如图 的外轮廓线，输入旋转角度 360 度，点击确定即可。 图 旋转实体 图 旋转草绘 1 为达到图 的特征效果，可以由下往上的逐层的建立基面利用拉伸来进行，但是这样步骤太多，过与麻烦，达不到训练与学习的目的，所以直接简便的办法 就是先拉伸出一个实体再利用阵列功能来完成。 具体步骤如下： 以上、下电解槽的结合面为基准向上 建立新的基面 DTM3。 绘制草绘如图 ，向上拉伸。 选中此实体，点击【阵列】命令，选择“方向”模式，任意选择一条代表阵列方向的轨迹线输入阵列数目 3，输入阵列间距 10，点击确定。 图 电解槽表面加强筋的拉伸实体 大学学士学位论文 19 图 电解槽表面加强筋的草绘 将阵列出的实体的棱边进行倒圆角。 同理再运用阵列绘制出其 它肋板，最后选中需镜像的肋板，运用【镜像】功能绘制出电解槽另外一面的肋板。 如图。 图 电解槽表面加强筋实体 2 经过倒圆角的处理，最后电解槽的下槽体绘制完成如图。 图 电解槽下槽体 大学学士学位论文 20 4 壁挂式离子水治疗仪电解槽的装配设计过程 Pro/Ewildfire 装配概要 一般来说，一个模型由各种各样不同的零件装配而成。 在三维建模过程中，装配是一个有好几个零件元件的三维模型。 装配的定义是，在三维 建模中结合零件与零件、零件和装配参照来组成元件，然后再把元件结合起来制作装配的过程。 任意一个三维模型都是由各个部件和个体来组成的。 在 Pro/E 中把部件称为零件，把个体称为辅助装配，把完成品称为装配。 在装配模式中结合的零件、辅助装配称为元件，可以把这些元件提取出来给与必要的约束条件，从而组成一个新的元件。 另外，当元件数量很多的时候，可以先制作出其他的辅助装配，然后再把辅助装配放到装配当中去 [5]。 Pro/Ewildfire 装配的设计方式 Pro/E 设计装配的的方法有两种。 一种是向上式设计方法，另 外一种是向下式设计方法。 向上式设计方法 向上式设计方法是把生成的装配品所需要的所有部件进行独立的三维建模之后，在给予各个部件特定的关系，最终完成装配品的方式。 也就是说，各个部件的三维建模必须要达到细部设计的阶段，同时还要满足与其他部件没有任何想象关联性的条件。 向上式设计方式有以下几个有点：第一点可以对元件装配品中元件的位置进行再次定义；可以修改已存的约束条件。 第二点具体来说是可以使用重定义、重排序等命令对删除已存的约束条件、添加新的约束条件、再次定义已存约束条件的参照、更换元件顺序等。 向下式设 计方法 向下式设计方式可以定位为所有设计者同时设计与其他设计者有一定关系的零件的作业过程，首先，生成 项目装配模型，然后象征性的把各个部分的名称表现出来，最后根据项目的进度状况来决定各个部件的具体化程度 [12]。 大学学士学位论文 21 本次设计的壁挂式离子水治疗仪的电解槽，在装配设计方法上采用了向上式设计方法。 由于元件数量较多，所以事先要制作出其他的辅助装配，然后再把辅助装配放到装配当中去。 壁挂式离子水治疗仪电解槽的装配过程 壁挂式离子水治疗仪电解槽的装配的辅助装配设计 新建一个“组件”类型的页面， 点击“将元件添加到组件”按钮，选择电解槽下草体文件“ ”打开。 将其放在适当位置后点击确定，再次点击“将元件添加到组件”按钮，选择元件 “ ”,然后打开，放置在适当位置，确定。 点击“将元件添加到组件”按钮，选择密封圈元件“ ” ，打开。 点击【放置】进入“元件放置”对话框，选择约束类型为“对齐”，分别选择密封圈的曲面便面和“ ”上放置密封圈处的圆柱曲面，这样可使两个回转实体的中心轴在同一直线上。 为约束剩余的自由度，新建约束类型为“相切”， 分别选择密封圈 的曲面便面和“ ”上放置密封圈处的圆柱曲面，这样就按要。