酒泉职业技术学院
毕业设计（论文）
11 级机电一体化专业
题目：用Proe软件进行柱塞油泵的结构设计
毕业时间：二〇一四年六月
学生姓名： 000
指导老师： 000
班级： 11机电（2）班
2013 年5 月2日
酒泉职业技术学院2014 届各专业毕业论文（设计）成绩评定表
用Proe软件进行设计柱塞油泵零件图的设计
摘要:
本课题的目的是运用Proe软件对柱塞油泵的结构进行优化设计，了解一般产品设计的基本过程。应用Proe软件系统优化柱塞油泵的使用功能。以及Proe 软件在当今的工业生产中的应用。
关键词：Pro/E；柱塞油泵；零件装配；爆炸图
目录
一、绪论 (4)
（一）P ROE NGINEER软件的简介 (5)
（二）轴向柱塞泵发展 (9)
（三）本课题的主要研究内容 (11)
二、柱塞油泵的组成零件及绘制 (11)
（一）柱塞油泵的组成零件 (11)
（二）柱塞油泵零件图的绘制 (11)
三、柱塞油泵的零件装配 (16)
（一）建新文件并装配管接头与下三抓阀瓣的装配 (16)
（二）装配下三抓 (18)
(三)装配上三抓阀瓣 (20)
（四）装配垫片 (21)
（五）装配螺塞 (21)
（六）装配垫片2 (22)
（七）装配泵体 (23)
（八）装配衬套 (23)
（九）装配填料 (23)
（十）装配填料压盖 (24)
（十一）装配柱塞 (24)
四、爆炸图 (25)
五、结论与展望 (25)
(一)结论 (25)
（二）课题展望 (26)
致谢: (27)
参考文献 (28)
一、绪论
（一）ProeNGINEER软件的简介
1．ProeNGINEER的发展历程
1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了，自面世后以优异的性能获得了众多CAD用户的认可。Pro/ENGINEER经历10余年的发展，技术上逐步成熟，已经成为三维建模软件的领头羊。Pro/ENGNEER作为一种通用工程软件有着极其强大的功能。在现代产品设计中，随着设计手段日趋先进，计算机辅助设计使得产品设计快捷、直观，以往使用的CAD软件以二维软件为主，主要起辅助绘图作用，而随着产品设计的发展需要，越来越多的产品设计已经不再停留在二维的设计领域，正在越来越多的朝着三维的产品设计发展，Proengineer软件采用全参数化造型技术，比较适于零件相对简单，部件结构比较复杂的产品设计。而Pro/ENGINEER与其它CAD软件相比，有着很大的优越性：Pro/ENGINEER可以实现三维造型的随意性和方向性，可进行模拟装配和有机的可行性分析，从而缩短设计周期，降低生产成本。PTC公司以每年推出一个新版本的速度不断改进软件的不足之处并引入现先进的设计理念。在Pro/ENGINEER的Wildfire系列推出之前，最近的几个版本是Pro/ENGINEERR20、Pro/ENGINEER2000i、Pro/ENGINEER2000i2和Pro/ENGINEER2001。每个版本都有代表性的先进设计思想。
2003年，PTC推出了Wildfire版，全面改进了软件的用户界面，对个设计模块重新进行功能组合，进一步完善了部分设计功能，是软件的界面更友好，使用更方便，设计能力更强大。两年后PTC公司推出了Pro/ENGINEER Wildfire 2.0。2006年4月，Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 正式推出。2007年7月，Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 面世。现在Pro/ENGINEER Wildfire 5.0已经进入应用领域。
PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。下面就Pro/ENGINEER 的主要特性。
主要特性：
全相关性：Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一
点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。基于特征的参数化造型：Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。
数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/ENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能。
装配管理：Pro/ENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。
易于使用：菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。
2．ProeNGINEER的主要模块及应用领域
PRO/ENGINEER软件包的产品开发环境在支持并行工作 它通过一系列完全相关的模块表述产品的外形、装配及其他功能。PRO/E能够让多个部门同时致力于单一的产品模型。包括对大型项目的装配体管理、功能仿真、制造、数据管理等。其中PRO/E V2000i更增加了行为建模技术使其成为把梦想变为现实的杰出工具。
（1）工业设计(CAID)模块
工业设计模块主要用于对产品进行几何设计 以前 在零件未制造出时是无法观看零件形状的 只能通过二维平面图进行想象。现在用3DS可以生成实体模型但用3DS生成的模型在工程实际中是"中看不中用"。用PRO/E生成的实体建模不仅中看 而且相当管用。事实上PRO/E后阶段的各个工作数据的产生都要依
赖于实体建模所生成的数据。
包括PRO/3DPAINT(3D建模)、PRO/ANIMATE(动画模拟)、PRO/DESIGNER(概念设计)、PRO/NETWORKANIMATOR(网络动画合成) 、PRO/PERSPECTA-SKETCH(图片转三维模型)、PRO/PHOTORENDER(图片渲染)几个子模块。
（2）机械设计(CAD)模块
机械设计模块是一个高效的三维机械设计工具 它可绘制任意复杂形状的
零件。在实际中存在大量形状不规则的物体表面。随着人们生活水平的提高 对曲面产品的需求将会大大增加。用PRO/E生成曲面仅需2步~3步*作。PRO/E生成曲面的方法有拉伸、旋转、放样、扫掠、网格、点阵等。由于生成曲面的方法较多因此PRO/E可以迅速建立任何复杂曲面。它既能作为高性能系统独立使用又能与其它实体建模模块结合起来使用它支持GB、ANSI、ISO和JIS等标准。
（3）功能仿真(CAE)模块
功能仿真(CAE)模块主要进行有限元分析。我们中国有句古话 "画虎画皮难画骨知人知面不知心"。主要是讲事物内在特征很难把握。机械零件的内部变化情况是难以知晓的。有限元仿真使我们有了一双慧眼能"看到"零件内部的受力状态。利用该功能在满足零件受力要求的基础上便可充分优化零件的设计。著名的可口可乐公司利用有限元仿真分析其饮料瓶结果使瓶体质量减轻了近20%而其功能丝毫不受影响仅此一项就取得了极大的经济效益。
（4）制造(CAM)模块
在机械行业中用到的CAM制造模块中的功能是NC Machining(数控加工)。功能就PRO/ES的数控模块包括PRO/CASTING(铸造模具设计)、PRO/MFG(电加工)、PRO/MOLDESIGN(塑料模具设计)、PRO/NC-CHECK(NC仿真)、PRO/NCPOST(CNC程序生成)、PRO/SHEETMETAL(钣金设计)。
（5）数据管理(PDM)模块
Proe的数据管理模块就像一位保健医生，它在计算机上对产品性能进行测试仿真找出造成产品各种故障的原因 帮助你对症下药排除产品故障改进产品设计。它就像PRO/E家庭的一个大管家 将触角伸到每一个任务模块。并自动跟踪你创建的数据这些数据包括你存贮在模型文件或库中零件的数据。这个管家通过一定的机制保证了所有数据的安全及存取方便。它包括PRO/PDM(数据管理)、
PRO/REVIEW(模型图纸评估)。
（6）数据交换(Geometry Translator)模块
在实际中还存在一些别的CAD系统 如UGⅡ、EUCLID、CIMATRTON、MDT等。由于它们门户有别 所以自己的数据都难以被对方所识别。但在实际工作中往往需要接受别的CAD数据。这时几何数据交换模块就会发挥作用。
Proe中几何数据交换模块有好几个。如PRO/CAT(PRO/E和CATIA的数据交换)、PRO/CDT(二维工程图接口)、PRO/DATA FOR PDGS(PRO/E和福特汽车设计软件的接口)、PRO/DEVELOP(PRO/E软件开发)、PRO/DRAW(二维数据库数据输入)、PRO/INTERFACE(工业标准数据交换格式扩充)、PRO/INTERFACE FOR STEP(STEP/ISO10303数据和PRO/E交换)、PRO/LEGACY(线架/曲面维护) PRO/LIBRARYACCESS(PRO/E模型数据库进入)、PRO/POLT(HPGL/POSTSCRIPTA数据输出)。
3．Proe在工业中的应用
CAD技术是先进制造技术的重要组成部分，是计算机技术在工程设计、机械制造等领域中最有影响的一项高新应用技术。Pro/E作为CAD软件中的突出代表，在工业生产、产品创新等各个方面有着重要的作用。它使机械产品在设计过程中，产品的性能设计和结构优化设计技术能得到充分的施展，而不仅仅是代替简单而重复的人工劳动。在进行产品设计过程中，产品设计人员可以通过Pro/E的动态仿真技术进行产品的性能分析设计和结构优化设计，并将产品的形体设计已产品性能设计结合起来，对产品个主要部件的动、静态分析和结构形体等的优化。
自从美国PTC公司的PRO/E软件自诞生那一天起，就引领机械行业的发展，将一场深刻的变化带进了工业生产的各个方面。其优势在航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等制造业的广泛、深入应用就能得到生动的说明。相关联的据库、参数化设计基于特征的实体型化、以及多兼容的数据接口等，都是PRO/E的最大特点。Pro/e软件作为计算机辅助设计系统中非常重要的一款三维设计软件，它所具有的功能是计算机发挥辅助设计功能、提高设计效率的重要基础。建立在统一基层上的数据库上的特点令数据结构与工程设计结合，使得一件产品的设计能够在各个阶段称为完整一体的过程。工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角等特征，可以轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提
供了在设计上从未有过的简易和灵活。该软件的多数据的接口可以与多种CAE/CAM软件的的连接应用。
Pro/ENGINEER软件提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境：PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等，它已广泛应用于电子，机械，模具，汽车，航天，家电等各行业。在工业产品的设计过程中应用最为广泛。Pro/ENGINEER作为高端的三维设计软件，应用布局、骨架及参照关系等进行大型复杂机械产品的Top-Down设计，可以建立有效的产品数字化模型，尤其是在设计变更、系列化产品或者数据借用时，您会有深刻的体。Pro/E软件会通过自动生成相关的机械模具设计、装配指令和机床代码也能在大程度提高生产效率，Pro/ENGINEER软件能够仿真和分析虚拟样机及优化设计，无需制造昂贵的实物样机，即可以虚拟方式模拟实际的作用力和运动情况，并分析机械产品在这些情况下的可能出现的问题。在设计阶段中及早洞察产品性能，从而改进产品性能，设计更好的产品。同时节省时间和成本。另外Pro/ENGINEER软件支持与多种CAD工具（包括相关数据交换）和业界标准数据格式兼容利用，与PTC的其他产品一起能形成团队成员之间有效地共享数字化产品数据环境，基于产品研发体系，优化数字化产品价值链，改善企业业务流程。
（二）轴向柱塞泵发展
轴向柱塞泵由于柱塞结构紧凑、工作压力高、效率高、容易实现变量等优点，因此被广泛应用于工作压力高、流量大而又需要调节的液压系统中。
轴向柱塞泵可分为阀配流与轴配流两大类。阀配流轴向柱塞泵存在故障率高、效率低等缺点。国际上70、80年代发展的轴配流轴向柱塞泵克服了阀配流轴向柱塞泵的不足。由于轴向泵结构上的特点，轴配流轴向柱塞泵耐冲击、寿命长、控制精度高。使其成为一种优良的高压泵，代表当今国际上液压泵制造的先进水平。但是，它技术含量高、加工制造难度大，国际上只有博世（ BOSCH）公司、沃依特（ VOITH）公司等少数几家公司能够生产。而博世公司只能生产90mL 以下规格的泵，沃依特公司只生产 110一250mL／r规格的泵。
我国从80年代末90年代初有很多科研机构与生产厂家开始研究开发这种产品，但都没有取得实质性进展。主要因为在理论上有待深化，在实际生产中不能解决转子与配流轴、滑靴与定子两对摩擦副烧研的问题。有些生产厂家在柱塞内孔通过浇铸轴承合金等方法来克服烧研，但效果并不理想。这种办法在小排量
泵中使用，虽然能够防止摩擦副烧研的问题，但泵的使用寿命不长。由我国著名的液压专家卢望研究员和材料专家闰秉均教授及其课题组经过多年研究与开发，取得了“过平衡压力补偿方法及双排轴向柱塞泵”和“一种新型高压大排量轴向柱塞泵”两项技术专利、“合金奥氏体一贝氏体球铁开发应用研究”一项国家新材料技术成果。这些技术成果的取得，使我国轴向柱塞泵的研制在设计理论与材料工艺方面取得突破性进展。兰州永新科技股份有限公司以上述两项专利与一项新材料技术成果为支持，成功地开发生产的JBP系列机电控制式轴向柱塞泵，是国家科技部“八五”攻关和国家科技部火炬计划项目。该泵在多家企业进行了2-3年的工业考核试验，性能优良。
泵的技术发展一如其他产业的发展一样，是由市场需求的推动取得的。当今社会，可进发展日新月异，人们在以环保、电子等领域高科技发展及世界可持续发展为主所产生的巨大需求的大背景下，对于包括泵行业在内的许多行业或领域都带来了技术的飞速变革和发展。随着电子、计算机、材料、制造等相关技术的发展，多学科交叉应用于轴向柱塞泵的研究，使仿真和试验更为接近现实，轴向柱塞泵设计和优化的效率大大提高。
产品的生命力在于市场的需求。如今的市场需求正是要求创新，做到与众不同，正是这一点，造就了泵产品的多元化趋势。它的多元性主要体现在：（1）输送介质的多样性
（2）产品结构的差异性
（3）运行要求的不同性
从输送介质来看，最早泵的输送对象为单一的水及其它可流动的液体、气体或浆体到现在可输送固液混合物、气液混合物、固液气混合物，直至输送活的物体，如土豆、鱼等等。不同的输送对象对于泵的内部结构要求均不同。
除了输送对象对泵的结构有不同要求外，泵的安装形式、管道布置形式、维护维修等方面对泵的内在或外在的结构也提出了新要求。同时，各个生产厂商在结构的设计上又加入了各自企业的理念，更加提高了泵结构的多元化程度。
基于可持续发展和环保的总体背景，泵的运行环境对泵的设计又提出了众多的要求，如泄漏减少、噪声振动降低、可调性增加、寿命延长等等均对泵的设计提出了不同的侧重点或几个着重点并行均需考虑，也必然形成泵的多元化形式。
目前我国的轴向柱塞泵技术还比较落后，但旺盛的需求对轴向柱塞泵技术的发展有很大的推动作用。因此只要能紧跟国际技术潮流，发挥后发优势，一定能赶上国际先进水平，甚
至后来居上。
（三）本课题的主要研究内容
本课题的目的是通过对柱塞油泵的优化设计，了解一般产品设计的基本过
程。通过应用Pro/E软件仿真对柱塞油泵结构进行优化。探索Pro/E在三维动态
方面的应用价值，以及Pro/E软件在当今工业生产中的应用价值。长远的观点看，
三维CAD技术必然会替代二维绘图。随着计算机性能的提高，CAD三维技术正向
着开放、集成、智能和标准化的方向发展。正确把握CAD三维技术的发展趋势，
对我国机械行业的企业正确的规划自身设计系统，有着深远的意义。
二、柱塞油泵的组成零件及绘制
（一）柱塞油泵的组成零件
柱塞油泵主要零件总共包括11个，分别是，泵体、柱塞、填料压盖、填料、衬套、垫片1、螺塞、垫片2、管接头、上三抓阀瓣、下三抓阀瓣柱塞油泵零件的绘制
（二）柱塞油泵零件图的绘制
1 .泵体的绘制：选择【文件】、【新建】命令，或单击工具栏中的按钮，在系统弹出的【新建】类型对话框中单击按钮，在子类型中选择按钮，输入文件名称
bengti。取消中的【√】，在弹出的【新文件选项】中选择公制单位
,单击按钮创建出一个新的零件文件。选择【插入】【拉伸】命令或单击工具栏中的按钮，进入拉伸操控面板。在单击【草绘】进出草绘模式，如图2-1（a）。泵体主要使用的特包括，“旋转”、“拉伸”、“倒圆角”等一些其它的特征命令。泵体的整体效果如图2-1(b)所示。
图2-1（a）
图2-1（b）泵体图2-2(c)柱塞
2.柱塞的绘制：选择操作面板中的【插入】【旋转】命令，或单击工具栏中的
按钮，进入旋转操控面板，单击确认旋转为实体，单击操控面板上的【放置】按
钮，在弹出的菜单栏中的单击按钮。依次选取按钮的顺序如图2-2（a）。系统提示选取作为旋转草绘剖截面如图2-2(b).柱塞主要使用的特征命令包括，“旋转”、“拉伸”等一些其他的特征命令。柱塞的整体效果如图2-2（c）所示。
图2-2（a）
图2-2(b)
3.填料压盖的绘制主要使用的特征命令包括，“拉伸”、“倒圆角”、“倒角”等一些其它的特征命令。填料压盖的效果图如图2-3所示
4.填料的绘制主要使用的特征命令包括，“拉伸”等一些其它的特征命令。填料的效果图如图2-4所示。
图2-3填料压盖图2-4填料
5 .衬套的绘制主要使用的特包征命令括，“旋转”等一些其它的特征命令。衬套的整体效果图如图2-5所示。
图2-5衬套图2-6垫片
6 .垫片的绘制主要使用的特征命令包括，“拉伸”、等一些其它的特征命令。垫片的整体效果图如图2-6所示。
7.螺塞的绘制主要使用的特征命令包括，“拉伸”、“旋转”、“拉伸”、“倒圆角”等一些其它的特征命令。螺塞的整体效果图如图2-7所示。
图2-7螺塞图2-8垫片
8 .垫片的绘制主要使用的特征命令包括，“拉伸”、等一些其它的特征命令。垫片的整体效果图如图2-8所示。
9．管接头的绘制：：选择操作面板中的【插入】【旋转】命令，或单击工具栏中的
按钮，进入旋转操控面板，单击确认旋转为实体，单击操控面板上的【放置】按
钮，在弹出的菜单栏中的单击按钮。依次选取按钮的顺序如图2-9(a)。系统提示选取作为旋转草绘剖截面如图2-9(b).主要使用的命令包括, “拉伸”、“旋转”、“倒圆角”等一些其它的特征命令。管接头的整体效果图如图2-9（c）所示。
图2-9(a)
图2-9(b)
图2-9（c）管接头图2-10上三抓阀瓣10．上三抓阀瓣的绘制主要使用的特包括, “拉伸”、“旋转”、“倒角”等一些其它的特征命令。上三抓阀瓣的整体效果图如图2-10所示
11．下三抓阀瓣的绘制主要使用的特包括, “拉伸”、“旋转”、“倒角”等一些其它的特征命令。下三抓阀瓣的整体效果图如图2-11所示
图2-11下三抓阀瓣
三、柱塞油泵的零件装配
（一）建新文件并装配管接头与下三抓阀瓣的装配
1．单机窗口上部工具栏中的“创建新对象“按钮，打开“新建”对话框，确认“类型”选项为“组件”，“子类型”选项为“设计”，在“名称”文本框里输入“zhusaiyoubeng”将其做为组件名，不要勾选“使用缺省模版”选项（见图3-1），然后单击按钮系统会自动打开“新文件选项”对话框（见图3-2）。
图3-1 “新建”对话框
图3-2 “新文件选项”对话框
2．选取“新文件选项”对话框中的“mmns-asm-design”选项，然后单击按钮，系统会自动进入装配环境界面。
3
．单击窗口右侧快捷工具栏中的“将元件添加到组件”按钮，系统会自动
打开如图3-3所示的“打开”对话框。
4．选择对话框里的“guanjietou
”文件然后单击底部的按钮，系统会自动
打开如图3-4所示的“放置”操控板，且绘图区会显示出待装配的零件模型。
图3-4“元件放置”操控板
5．单击操控板中部“自动”列表框右边的按钮，在弹出的下拉列表里选择“缺
省”选项（见图3-5）。
图3-5 下拉列表
6
．单击操控板中的“应用并保存”按钮，绘图去会显示完成约束设置后的
管接头零件，效果图如图3-6所示。
图3-6
（二）装配下三抓
1
．单击窗口右侧快捷工具栏中的“将元件添加到组件” 按钮，系统会自动
弹出“打开”对话框。
2．选择对话框里的“xiasanzhuafaban ”文件然后单击底部的
按钮，系统
会自动打开“放置”操控板，同时绘图区会显示选定的零件模型。效果图如图
3-7.
图3-7 显示的待装配的零件
3．单击操控板中按钮，打开“放置”上滑面板，如图3-8。
图3-8 “放置”上滑面板
4．在装配操控板的“约束类型”下拉列表中选取“匹配”选项，在“偏移”下拉列表中选取“重合”选项
5．选取完后，在模型上有匹配预览，如果方向不对，可以单击“反向“按钮。
6．单击装配操控板上的“放置”按钮，打开“放置”上滑面板，如图3-9所示。
图3-9 “放置”上滑面板
7．单击“放置”上滑面板中的“新建约束”按钮，在“约束类型”下拉列表中选择“对齐”选项。
8．单击“放置”上滑面板中的“新建约束”按钮，在“约束类型”下拉列表中选择“匹配”选项。
9．单击装配操控板中的“完成”按钮，完成两个零件的装配。完成的装配图如图3-10所示
图3-10
(三)装配上三抓阀瓣
1．完成的装配图如图3-11所示。