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1、文章编号: 1000 ?7466( 2010)06?0070?04? ? * 基于 SolidWorks 的过程装备 典型零部件图库开发 单玉霞, 丁宝根, 许梦圆, 霍兴隆, 陈荣蓉 ( 南京林业大学 机械电子工程学院, 江苏 南京? 210037) 摘要: 过程装备典型零部件如封头、 法兰、 管板、 支座、 筒体、 手孔和人孔等是化工容器中广泛使用 的零部件, 其结构、 尺寸等都已标准化或部分标准化。为了实现这些标准零部件的快速高效建模, 基于 SolidWorks 三维软件, 根据国家和行业相关标准, 利用 API 函数和 Access 数据库技术, 采用 Visual Basic 语言
2、编程开发了过程装备典型零部件图库系统, 实现了过程装备典型零部件的参数化 自动建模。 关键词:压力容器; 零部件; SolidWorks; 参数化自动建模 中图分类号:TH 49? ? ? 文献标志码: A Development of Process Equipment Typical Components Graphic Library Based on SolidWorks SHAN Yu?xia, DING Bao?gen, XU Meng ?yuan, HUO Xing ?long, CHEN Rong ?rong ( College of Mechanical and Electr
3、onic Engineering Nanjing Forestry University, Nanjing 210037,China) 3? 结语 国产高通量管热交换器为自主研发, 高通量管 管内壁烧结型多孔表面、 外壁纵向锯齿技术填补了 国内空白, 达到了国际同类技术先进水平, 可广泛用 于石油化工、 轻工及天然气加工等行业, 前景广阔。 参考文献: 1 ? 谢洪虎, 江? 楠. 连续形螺旋折流板管壳式换热器强化 传热机理的数 值模拟 J . 石油化工设 备, 2008, 37 (增) : 13 ?18. 2 ? 李志学, 李? 苏, 牛小飞, 等. 垂直管内沸腾传热实验研 究J . 制冷与
4、空调, 2010, (2): 78?81. 3 ? 吴? 峰. 管壳式换热器动态特性数值仿真 J. 石油化 工设备, 2009, 38(5): 29 ?33. 4 ? 秦富友, 王三保, 王培萍, 等. 光管和外螺纹管换热器的 换热性能比较 J . 化学工程与装备, 2008, (1): 42?44. 5 ? 袁尚科, 赵子琴. 流体相对流动对套管式换热器效率的 影响分析 J . 石油化工设备, 2009, 38(5): 34?37. 6 ? 谭集艳. 对二甲苯装置中高通量管传热强化技术 J. 石油化工设备, 2007, 36( 3) : 81 ?83. 7 ? 兰州石油机械研究所. 换热器(
5、 中) M. 北京: 烃加工 出版社, 1986. 8 ? 徐建民, 熊? 雯, 皮? 威, 等. 内插自振弹簧换热管传热 性能试验研究 J. 石油化工设备, 2010, 39( 3) : 17 ?20. 9 ? 王世平, 廖西江, 邓颂九, 等. 锯齿形翅片管强化冷凝给 热的实验研究及其准则方程 J. 工程热物理学报, 1984, 5( 4) : 374 ?377. 10 曾东平, 梁? 平. 立管冷凝强化传热研究的进展 J . 广 东电力, 14(3): 4 ?7. 11 张正国, 王世平, 林培森. 强化冷凝传热管的研究 J. 现代化工, 1997, ( 12): 13?15. 12 石
6、祥利, 范根方, 倪东源. 乙二醇装置中高通量再沸器 的改造 J. 化工机械, 2004, ( 4) : 47 ?49. 13 徐碧云. 介绍两种新型 换热器 J . 天然气与石油, 1998, (1): 35?37. 14 沈卫中. 换热器管子/ 管板模块试验 J . 中国化工装 备, 2005, ( 3) : 12?15. (张编) ? 第 39 卷? 第 6 期? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 石? 油? 化? 工? 设? 备? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Vol ? 39? No ?6? ? 2010 年 11 月? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
7、 PETRO ?CHEM ICAL EQUIPMENT ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Nov. 2010? *? 收稿日期: 2010 ?06 ?13 ? 作者简介: 单玉霞(1969?), 女, 湖北丹江口人, 讲师, 在读博士, 研究方向为现代机械设计理论与方法。 Abstract: Process equipment typical components, such as head, cylinder, tube sheet, flange, support, handhole and manhole, are widely used in chemical indus
8、try vessel. T hey have been standardized or partly standardized in structure and dimension. T o accomplish the fast and effi? cient modeling of these standard components, according to national and industrial standards, the development of process equipment typical components graphic library is studie
9、d by Visual Basic API functions and Access database technology, based on SolidWorks. T he parametric automatic modeling of process equipment typical components is completed. Key words: pressure vessel;component;SolidWorks; parametric automatic modeling ? ? 压力容器是在核工业、 石油化工、 轻工、 电厂、 化 学化工及制药等工业生产中广泛使用
10、的重要过程装 备。压力容器的典型零部件, 诸如封头、 法兰、 管板、 支座、 筒体、 手孔和人孔等在结构、 尺寸方面都已实 现标准化或者部分重要参数已经实现了标准化、 系 列化。 SolidWorks 是普遍使用的一种三维机械 CAD 软件, 具有参数化和特征建模功能, 并具有图形用户 界面直观、 使用方便及易学易用等特点。鉴于过程 装备典型零部件的标准化和系列化, 为了方便快捷 地实现它们的三维造型, 为后续的有限元分析、 数控 加工或组件装配打下基础, 笔者利用 SolidWorks API 函数以及 Access 数据库技术开发了过程装备 典型零部件图库, 实现了典型零部件的参数化造型
11、功能 1 10。 1? 过程装备典型零部件图库介绍 过程装备典型零部件图库系统结构见图 1。该 系统共设计了 35 个界面, 建立了 25 个 Accesss 数 据库文件, 能够实现筒体、 法兰、 管板、 支座、 封头、 人 孔和手孔的三维参数化造型, 图库中的各种典型零 部件结构尺寸均以在国内广泛采用的国家标准 ( GB) 系列、 原化学工业部标准( HG) 系列和机械工 业部标准( JB) 系列为准。 图 1? 过程装备典型零部件图库系统结构图 ? ? 以碟形封点的参数化自动造型为例进行说明, 在图 2 所示的界面中输入或者选择碟形封头的相关 参数, 点击? 生成 按钮, 即可实现碟形封
12、头的参数化 自动造型。 !71! ? 第 6 期? ? ? ? ? ? ? 单玉霞, 等: 基于 SolidWorks 的过程装备典型零部件图库开发 图 2? 碟形封头参数化自动造型界面 2? 过程装备典型零部件图库开发途径 2. 1?零部件参数化造型实现方法 2. 1. 1?尺寸驱动法 采用尺寸驱动法时, 首先通过人机交互建立零 件的模型文件, 设置合理的设计变量, 保存为原型文 件。再通过 VB 程序驱动设计变量, 替换原有的零 件参数, 从而实现模型的更新。创建模型过程中, 尺 寸的约束至关重要, 即确定草图中图、 线之间存在的 相互位置关系( 如相切、 同心等) 。在模型重建过程 中需
13、保持这些关系, 尽量做到每个驱动尺寸都完全 约束, 否则会生成错位的模型。 尺寸驱动法的优点是编程容易、 代码简洁、 运行 速度快、 效率高, 通常处理形状简单的零件。缺点是 缺乏变形设计能力, 如果零件有局部结构差异则需 另行建模进行驱动。 编程时, 首先调入以下模型文件: Set swApp =CreateObject ( ? SldWorks. Ap? plication ) Set Part = swApp. OpenDoc(? D: 图库 鞍式 支座. SLDPRT , swDocPART ) Set Part =swApp. ActivateDoc(? 鞍式支座. sldprt )
14、 然后给尺寸变量重新赋值: Part. Parameter( ? D1草图 1 ) . SystemValue = l1 Part. Parameter( ? D2草图 1 ) . SystemValue = b1 Part. Parameter( ? D3草图 1 ) . SystemValue = h2 + 0. 01 Part. Parameter( ? D4草图 1 ) . SystemValue = l1 / 2 Part. Parameter( ? D1拉伸 1 ) . SystemValue = h1 最后重建模型: Part. EditRebuild3 Part. Save 2
15、. 1. 2? 程序驱动法 采用程序驱动法实现零件的参数化造型时, 首 先需分析零件的结构尺寸特征, 确定驱动尺寸以及 尺寸之间的关系, 然后根据 API 绘图函数的参数要 求确定控制点的坐标, 零件的造型完全由 API 函数 编程实现。 程序驱动法编程较尺寸驱动法复杂, 难度较高, 但可以实现复杂形体的精确造型, 灵活性好。 以碟形封头的参数化造型为例, 说明程序驱动 法的实现。碟形封头是由半径为 R 的球面部分、 一 段内径 DN( DN= R) 、 高度h 的直边圆筒和半径为r 的过渡圆弧组成的, 见图 3。 图 3? 碟形封头几何结构 在设计过程中发现, 根据 JB/ T 4746#
16、2002 钢制压力容器用封头%提供的数据 1, 同一公称直 径下对应的 r 和R 值, 在过渡连接部位不能相交, 无法形成封闭图形, 因而不能完成实体建模。即使 能够相割, 对封头的受力也十分不利, 有可能产生 应力集中现象。为使过渡连接部分能够相切, 必须 改变 r 的数值 2 。 由图 4 可知, 过渡圆弧和球面圆弧相切时存在 以下关系: 图 4? 相切时过渡圆弧的半径 !72! ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 石? 油? 化? 工? 设? 备? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2010 年? 第 39 卷? ( 0 ?5R- r Data Source= d: 过
17、程装 备典型零部件图库 鞍式支座. mdb; persist security info= false strcon. Open set rs = New ADODB. Recordset rs. ActiveConnection = strcon rs. Open ? select* from A1 where dn0 = ? & dn0. Text & h = rs. Fields( 1) / 1000 l1 = rs. Fields( 2) / 1000 h 1= rs. Fields( 3) / 1000 b1 = rs. Fields( 7) / 1000 3? 结语 利用 Soli
18、dWorks API 函数和 Access 数据库技 术, 采用尺寸驱动法和程序驱动法编程开发了过程 装备典型零部件( 如封头、 法兰、 管板和支座等) 图库 系统, 实现了参数化三维设计的功能, 对实际工程设 计具有积极意义。 参考文献: 1 ? JB/T 4746# 2002, 钢制压力容器用封头S . 2 ? 朱燕梅, 许进文. 碟形封头的几何参数和应力分析 J. 石油化工设计, 2008, 25( 4) : 8?10. 3 ? 姜英明. 碟形封头几何计算 J. 石油化工设备, 2001, 30( 3) : 23 ?24. 4 ? 高炳军, 张云霄, 王俊宝. 碟形封头最佳几何形状的探
19、讨 J. 石油化工设备技术, 1999, 20( 4) : 13 ?14, 23. 5 ? 毛文武, 邬国军. 基于 SolidWorks 的滚动轴承三维参 数化图库开发J. 包装工程, 2008, 29( 12): 143 ?145. 6 ? 管凌峰. 薄膜蒸发器三维参数化设计及其 CAE 研究 D . 南京: 南京工业大学, 2006. 7 ? 郝相林, 王咏梅, 王伟平. SolidWorks 2008 中文版从入 门到精通M . 北京: 电子工业出版社, 2009. 8 ? 詹迪维. SolidWorks 高级应用教程 2008 中文版M . 北京: 机械工业出版社, 2009. 9 ? 袁清珂, 王? 伟, 刘大慧, 等. 基于 SolidWorks 用 VB 开 发标准件库的实现方法 J. 现代设计与先进制造技 术, 2008, 37( 17): 27 ?29. 10 董西军. 基于 SolidWorks 的参数化设计 J . 机械制造 与自动化, 2007, 36( 2) : 26?27, 30. (张编) !73! ? 第 6 期? ? ? ? ? ? ? 单玉霞, 等: 基于 SolidWorks 的过程装备典型零部件图库开发