现代飞机装配技术课程设计说明书.docx

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现代飞机装配技术课程设计说明书

现代飞机装配技术

课程设计说明书

姓名：

王东

班级：

0508304

学号：

050830428

指导老师：

谭昌柏

完成时间：

2011年12月29日

目录

一、设计任务分析

1.设计任务概述………………………………………………………………3

2.外部构件分析………………………………………………………………3

二、零件建模

1.手柄的建模…………………………………………………………………4

2.顶盖的建模…………………………………………………………………6

3.加强保护套的建模…………………………………………………………7

4.方向控制器的建模…………………………………………………………8

5.扳机的建模…………………………………………………………………9

6.气阀的建模…………………………………………………………………11

a）引导螺钉的建模………………………………………………………11

b）开关螺钉的建模………………………………………………………11

c）气源导管连接件的建模………………………………………………12

7.气阀接头的建模……………………………………………………………13

8.转轴的建模…………………………………………………………………13

9.转接转轴的建模……………………………………………………………13

10.起子头的建模………………………………………………………………14

11.过滤器的建模………………………………………………………………16

三、装配设计

1.气阀的装配…………………………………………………………………17

2.WD-210A型气动枪型起子总装……………………………………………18

3.WD-210A型气动起子的DMU分析检查…………………………………19

四、零件工程图设计

………………………………………………………………………………20

五、总结

………………………………………………………………………………21

一、设计任务分析

1.设计任务概述

本次现代飞机装配技术课程设计的设计任务为WD-210A型气动起子（设计任务7），如图1.1.1所示。

该型气动枪型起子的技术参数参见表1.1.2。

图1.1.1WD-210A型气动枪型起子

型号

入气压力

6kg

无负荷转速

10000R.P.M

WD-210A

耗气量

14CFM

起子尺寸

6.35mm

螺栓能力

6~10mm

重量

1.22kg

最大扭力

196N·M

产地

中国·台湾

表1.1.2WD-210A型气动枪型起子技术参数

从广义上讲，气动工具是利用压缩空气带动气动马达而对外输出动能工作的一种工具。

本次课程设计任务，气动枪型起子也是如此。

2.外部构件分析

从图片1.1.1上可以直观的看出WD-210A型枪型起子的外部构件，包含手柄一只、顶盖一只、转轴一根、转接转轴一根、加强保护套一个、起子头一只、气阀一只（含3部分）、方向控制器一只、扳机一只、气阀转接头一只、空气过滤器一个。

由于从照片1.1.1上无法看出每个零件的具体尺寸，所以在分析设计时应根据实际情况估计，该型起子是单手握住操作的工具，所以手柄部分的尺寸应根据成人手掌的相关尺寸进行估计，其他零件根据配合关系，与手柄尺寸相关，即可确定其具体尺寸。

因为本次课程设计不涉及气动工具的功能，所以内部结构不作要求，内部仪器安装不作要求。

二、零件建模

目前CAD建模软件较多，如CATIA、UG、ProE等，都可以完成本次设计，本文选择CATIA软件平台进行设计。

在进行零件建模前，考虑到决定整个建模成败问题，尺寸控制问题应放在手柄上，否则可能出现建模并完成装配后，整个气动工具尺寸过大或过小，影响产品实际使用。

鉴于此，应首先进行手柄的建模。

1.手柄的建模

手柄的建模可以分为主要的两部分，即上半部分的不等径圆柱形回转体和下半部分表面较复杂的手持部分。

不等径圆柱形回转体部分的建模方法很多，比如可以采用CATIA零件设计模块中的旋转体命令，预先用草图工具绘制出整个回转体轴线半剖部分的形状，再旋转360°即可形成，也可以分为三次，分别用不同半径的圆进行凸台操作，然后布尔合成即可，如图2.1.1、图2.1.2、图2.1.3所示。

图2.1.1第一节拉伸结果图2.1.2第二节拉伸结果

图2.1.3尾段球冠凸起结果图2.1.4不等径柱形回转体

下半部分手持部分建模方法也有多种，典型的有用多截面实体工具建模、绘制轮廓引导线开槽的建模方法等，本文采用分块建模、布尔合成的方法。

仔细观察手持段，发现两侧曲面的走势很规则，所以可以将手持段分为主要的三部分建模，再合成，过程及结果分别如图2.1.5、图2.1.6、图2.1.7、图2.1.8、图2.1.9、图2.1.10和图2.1.11所示。

图2.1.5手持段草图绘制图2.1.6手持段中间部分拉伸结果

图2.1.7右边曲面边建模结果图2.1.8左边曲面边建模结果

图2.1.9各尖锐边倒圆角结果图2.1.10在配合部位预留螺纹及凹槽

图2.1.11手柄最终建模结果

值得注意的是，在手柄与其他零部件配合的部位，要预留好螺纹及凹槽。

在装配阶段，要将诸多零部件通过螺纹等连接方式与手柄相连，手柄上的相关孔以及螺纹孔此处先不进行建模，待装配用到时再创建，可以保证一次配合成功。

2.顶盖的建模

从图片1.1.1上可以看到，与手柄接触最多的是顶盖，在完成手柄的建模后可以对顶盖进行建模。

该型气动起子的顶盖是较简单的回转体，包括柱形段、圆台形段以及圆角段，在草图绘制基础上，很容易完成建模，具体建模过程及结果如图2.2.1、图2.2.2所示。

图2.2.1柱形段和台形段建模图2.2.2顶盖最终建模结果

在顶盖进行建模时，可以考虑中间的转轴孔大小问题，为以后转轴相关零件建模提供尺寸基础。

此处转轴孔大小应保证足够的安全裕度，使转轴的刚性及强度足够在各种情况下使用。

3.加强保护套的建模

我们可以看到在装配件中，顶盖的左侧有一小段结构，在进行建模之前，首先要搞清楚这个结构的作用，建模才不会出错。

我们知道，起子在很多场合需要开启已经锈蚀、年代久远的螺钉，在这样的状况下，第一次需要的正压力、扭转力都很大，如果使用者操作不当，很容易将起子头部压断或发生程度较大的塑性变形，这就需要在起子杆的外围有加强结构；同时，加强保护套在气动起子开始旋转时，可以增大起子的转动惯量，使拧紧或拆卸都更具效率。

鉴于此，加强保护套的内孔应为六边形孔，且需与起子头配合。

单纯从结构上说，加强保护套是5段柱形结构和倒角组成，建模方法可以采用草图绘制、再进行拉伸完成，最后在底面开六边形孔，即可完成建模，具体过程如图2.3.1、图2.3.2所示。

图2.3.1中间两段柱体倒斜角图2.3.2加强保护套建模结果

4.方向控制器的建模

我们知道，螺钉的螺纹常用的为右旋方式，但是也有些场合用左旋的螺纹，所以为了使气动起子应用场合更广，应该在工具中安装控制转动方向的控制器，并且该控制器要求操作简单、可重复改变转动方向。

在易用性上，要求该控制器有一定的拔模斜度，实际使用时转动把手靠近大拇指；同时转动把手与手柄的弧度有一定程度的贴合度，在控制器的中部应开有扳机轴的安装孔。

另外，从图片1.1.1上可以明显的看出，控制器的材质为塑料（一般应该为工程塑料ABS），所以在该零件建模完成后添加材料属性，具体建模过程详见图2.4.1、图2.4.2所示。

图2.4.1控制器主体建模图2.4.2控制器转动把手主体建模

完成控制器主体的建模，从图片1.1.1上可以看出，控制器转动把手段高度并不一致，所以要重新绘制草图，进行二次拉伸、在上表面覆盖原拉伸结果。

值得注意的是，此时重新拉伸的草图如果直接绘制很难与已经拉伸的结果完全贴合，所以可以用CATIA软件中的整体复制的功能，将上一步建模用的草图整体复制到新的草图创建页面中，再进行凸台操作、即可实现与原拉伸结果完全贴合。

具体建模过程如图2.4.3、图2.4.4、图2.4.5、图2.4.6、图2.4.7所示。

图2.4.3转动把手位置二次拉伸图2.4.4实际调整机构凹槽创建

图2.4.5各尖锐边倒圆角图2.4.6控制器上建立半球形防滑器

图2.4.7方向控制器最终建模结果

值得注意的是，在进行倒圆角操作时，如果不控制好倒圆角边的顺序，很容易在后续倒圆角时发生错误，在方向控制器边倒圆角时，可以先将竖直的边先倒圆，再倒其他边，并在发生错误时及时调整倒圆角的顺序。

5.扳机的建模

扳机建模时，尺寸选择需要考虑到使用者的习惯，比如有人喜欢只用食指扳动扳机，而有人喜欢用食指和中指一起扳动，所以扳机表面的长度尺寸应超过食指和中指的宽度之和。

扳机的建模可以分为两部分，即左半部分的类似月牙的部分和右侧的推动轴。

月牙部分可以采用多截面实体建模，右侧的推动轴是简单的柱体。

另外，从图片1.1.1上可以明显的看出，月牙部分的材质为塑料（一般应该为工程塑料ABS），所以应对其添加材料属性。

具体建模过程如图2.5.1、图2.5.2、图2.5.3、图2.5.4所示。

图2.5.1月牙部分旋转体建模图2.5.2对月牙部分进行凹槽操作

图2.5.3右侧推动轴的建模图2.5.4经过倒圆角的扳机

6.气阀的建模（包含3个独立的零件）

气阀的作用是控制压力气体进入气动工具的开关，气阀可以控制气源的通断，也可以调节进气量。

该型气动工具的气阀由3个零件组成，即引导螺钉、开关螺钉、气源导管连接件，应对其分别进行建模，完成后进行装配。

a）引导螺钉的建模

引导螺钉起到直接与手柄紧固连接的作用，同时也起到导气的作用，其头部应攻螺纹，中间留有通气孔。

注意，此处的螺纹可以采用标准螺纹，也可以采用自行设计的螺纹，本文采用公制细牙螺纹M10×1×10.5，具体建模过程如图2.6.1、图2.6.2所示。

图2.6.1引导螺钉主体建模图2.6.2引导螺钉最终建模结果

b）开关螺钉的建模

开关螺钉与引导螺钉配合，共同完成气体通断的控制，所以其尺寸应根据引导螺钉的相关尺寸设计，设计过程如图2.6.3、图2.6.4、所示。

图2.6.3螺钉主体建模图2.6.4螺钉帽棱柱建模

图2.6.5对螺钉帽棱柱阵列图2.6.6开关螺钉建模结果

c）气源导管连接件的建模

气源导管起到连接导气管与引导螺钉的作用，其结构较简单，不过考虑到该构件在使用过程的易损耗特性，所以，该零件上面的螺纹、六角形应采用标准件尺寸，即GB中的有关规定。

建模过程如图2.6.7、图2.6.8所示。

图2.6.7气源导管连接件主体图2.6.8气源导管连接件建模结果

7.气阀接头的建模

设计好手柄和气阀后，二者并不能直接连接，还需要有一个密封装置，这就是气阀接头，在装配中，该接头与气阀通过螺纹连接，再与手柄连接，并垫上橡胶垫圈，保证气密性。

建模过程如图2.7.1、图2.7.2所示。

图2.7.1气阀接头主体建模图2.7.2气阀建模结果

8.转轴的建模

转轴是气动起子的直接动力输出轴，该轴对材料、圆柱度、表面光洁度要求较高，但结构上很简单，只是柱体底部开有六边形孔，在装配时，与转接转轴相配合。

建模过程如图2.8.1、图2.8.2所示。

图2.8.1在主体底部开六边形凹槽图2.8.2转轴建模结果

9.转接转轴的建模

转接转轴既要与转轴配合，又要与加强保护套配合，其尺寸应根据转轴和加强保护套的尺寸确定，建模过程如图2.9.1、图2.9.2所示。

图2.9.1转接转轴主体建模图2.9.2转接转轴建模结果

10.起子头的建模

起子头与转接转轴配合，中段的结构是六棱柱，两头为十字形头部，头部与中段的过渡部分是从六边形过渡到四边形的实体（选择尺寸时，要保证四边形完全被六边形包围），可以采用多截面实体建模方法，具体建模过程如图2.10.1、图2.10.2、图2.10.3、图2.10.4、图2.10.5所示。

图2.10.1起子头中段建模图2.10.2在过渡段采用多截面实体

图2.10.3起子头部阵列操作图2.10.4阵列建模形成十字形

图2.10.5十字形起子头建模结果

11.过滤器的建模

气动工具在压力气体进入时都要有过滤除尘装置，该型气动起子的过滤器结构简单，在内壁安装过滤网，过滤掉颗粒较大的杂质，保证起子可以长时间工作。

建模过程如图2.11.1、图2.11.2所示。

图2.11.1过滤器主体上开矩形槽图2.11.2过滤器建模结果

注：

此处过滤器上的过滤网并未画出，过滤网为贴合在过滤器内壁的金属网状结构，在实际装配时应予以安装。

至此，完成了图片1.1.1所示的所有零部件的建模工作，在装配前，我们对需要配合部分的尺寸进行检查，以保证配合部分基本尺寸的一致性。

三、装配设计

在进行装配前，分析零件的装配顺序。

从图片1.1.1上可以看出，该型气动起子的主要部分为枪型起子和气阀，所以应先对气阀进行装配，再以手柄为基准将其他零部件（包括已经装配好的气阀）装配到手柄上，形成完整的气动起子。

1.气阀的装配

a）打开CATIA软件的装配模块，调入引导螺钉，并固定该零件（即以该零件坐标系为基准坐标系，在其他零件调入后，以该零件坐标系为准进行装配），如图3.1.1所示。

图3.1.1调入引导螺钉零件固定图3.1.2在气阀产品中调入其他零件

b）在气阀产品中，依次调入开关螺钉和气源导管连接件，并将其移动至合适位置上，为下一步添加约束提供便利，如图3.1.2所示。

c）为各个零件添加轴线相合约束、曲面相合约束、偏移约束、角度约束等，如图3.1.3、图3.1.4所示。

图3.1.3在零件上添加各种约束图3.1.4气阀产品装配结果

2.WD-210A型气动枪型起子总装

a）确定待装配的零件以及组件的总数目，即手柄一只、顶盖一只、转轴一根、转接转轴一根、加强保护套一个、起子头一只、气阀一只（含3部分）、方向控制器一只、扳机一只、气阀转接头一只、空气过滤器一个，共11个零组件，如图3.2.1所示。

b）进入CATIA软件装配件设计模块，调入手柄零件，并固定，如图3.2.2所示。

图3.2.1WD-210A型气动起子零组件图3.2.2调入手柄零件并固定

c）依次调入其他零组建，遇到名称冲突时，可以自行重命名，也可以用系统自动重命名，并将各个零组件移动到合适位置，为下一步添加各种约束提供便利，如图3.2.3所示。

d）根据定位要求、安装要求，在各个零件上添加合适的相合约束、便宜约束、角度约束等，如图3.2.4所示，总装结果如图3.2.5所示。

图3.2.3依次调入起子的各个零组件图3.2.4为起子的各个零组件添加约束

图3.2.5完成总装的WD-210A型气动起子

3.WD-210A型气动起子的DMU分析检查

一般每个产品CAD建模完成后，要对装配好的模型进行DMU分析，包括空间结构分析、机构运动分析、碰撞检查、干涉检查等，只有当装配件通过所有的分析，才能应用于生产实际。

本次课设并不是做出能应用于生产实际的数字化模型，故此处的DMU分析略去。

四、零件工程图设计

完成零件建模、装配后，零件工程图可以从产品3D模型直接导出，如图4.1所示，即为气动起子的装配图。

在装配图上，标注确定装配关系的关键尺寸，如水平总尺寸和竖直总尺寸，同时在主视图上顺时针标注零件序号，以便下一步在右下角的明细表里标明。

在某些被挡住部位或表示不清楚部位，可以添加局部视图、剖视图或者放大图加以说明。

同时装配图中，标出关键的装配尺寸，比如总长度、总高度、各中心线的定位等，标出这些尺寸可以保证装配的准确性。

在明细表中，每个零件的一些关键特性同样要指出，比如数量、材料、采用的标准、热处理等。

装配图中缺少各个零件的加工要素，这些要素在每个零件的零件图中给出，比如阶梯轴的同轴度、圆柱度等，还有公差、配合、表面粗糙度等。

通过CATIA软件工程制图模块直接生成的装配图如图4.1所示，在生成的工程图中，主视图选择很关键，选择视图的基准面对视图是否清楚描述装配关系很重要，所以，可以选择多个面生成多个不同的装配图，然后比较分析，确定最佳视图基准面。

图4.1WD-210A型气动枪型起子装配图

五、总结

本次现代飞机装配技术课程设计是本科阶段第一次比较完整的采用计算机建模的课程设计，通过此次设计，我对以前零零碎碎学习过的CAD软件建模技术有了一个比较系统地认识和掌握。

在设计前的任务分析阶段，我结合以前学习过的机械基础知识、材料基础知识、以及现实生活中的常识，可以大致分析出从图片上可以看到的零件的构型、运动方式、作用等，为建模提供基础。

在零件建模阶段，首先要选择的是建模软件，比较来说CATIA、UG、ProE等、都可以完成此项设计，但是由于我对ProE软件操作不熟；在表面为曲面的实体建模中，UG软件更适合低端用户使用，命令简单，不过考虑到以后工作中，使用CATIA软件的机会较多，需要对CATIA软件很熟悉，故选用CATIA软件设计。

在实际设计阶段，零件的构型多样决定了采用不同的建模方法和建模工具，最常用的有拉伸、旋转、凹槽、孔操作、阵列操作等，其次在截面变化较多的零件中，多截面实体命令应用较多，但是该命令前期准备工作需要做很多，如创建多个截面的草图、创建引导线等，此外还容易发生无法建模的情况，所以需要谨慎处理。

在进行装配时，首先需要考虑选择一个零件固定，作为其他零件装配的基准,这一点在最初的零件设计时可以通过选择一致的草绘平面得到保证。

在装配其他零件时，添加的约束可以根据工具的实际使用情况，避免添加重复的约束。

在检查装配情况时，可以将其中的部分零件作半透明处理，这样可以清楚地看到零件配合的内部情形，避免出错。

完成装配设计时，一般还应有数字化预装配DMU的相关检查，比如空间结构检查、机构运动检查、碰撞检查等，这样才可以真正确定设计是否合理，产品如果生产出来是否可以正常使用。

在进行零件工程图设计时，可以直接根据已经完成的装配图导出，但是导出的工程图的图纸一般为ISO格式，所以明细表难以处理，所以需要借助第三方的宏，即GB格式的图纸，自动生成明细表，工程图上的字体为长仿宋体，CATIA软件支持Windows系统地字体，所以可以提前安装好长仿宋体字库，在编辑明细表时调用即可。

最后，回顾整个课程设计过程，我可以感受到，对待工程问题，需要严谨认真的态度、相关的专业技能，当自己目前知识无法解决时，要会自己去查证相关资料，解决问题，这样才能不断的进步。