北京航科發(fā)動機控制系統(tǒng)科技有限公司 (102200) 馬冬冬
我公司主要負責(zé)航空發(fā)動機燃油調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)泵類產(chǎn)品的設(shè)計和制造,在產(chǎn)品中,漸開線花鍵及螺紋在零件中非常普遍,且占有非常重要的地位,他們參數(shù)設(shè)計計算的正確與否直接關(guān)系著燃油調(diào)節(jié)泵運行的合格及安全。
然而,花鍵及螺紋參數(shù) (包括鍍層前后尺寸)的計算存在概念復(fù)雜、參數(shù)多及計算繁瑣的特點,且相應(yīng)的工具書只是針對特定等級給定參考尺寸,不能覆蓋所有等級尺寸,設(shè)計員及工藝員在計算時需重復(fù)性理解、計算和校對,帶來很大的不便。因此,結(jié)合我廠零件花鍵和螺紋的特點,使用VB語言對其進行了程序化軟件編程,只要輸入相應(yīng)的已知參數(shù),軟件便能自動計算出相應(yīng)的參數(shù),避免了人工的復(fù)雜計算和校對,極大提高了設(shè)計及工藝編制效率。
我公司現(xiàn)生產(chǎn)零件中,涉及花鍵參數(shù)計算的零件約有70余種,花鍵模數(shù)范圍在0.25~2.5 mm,分度圓直徑在0~250 mm,精度等級集中在5~6級。在計算過程中,已知參數(shù)約7項,需計算參數(shù)達到38項。
在界面設(shè)計過程中,主要遵循了以下原則:
(1)遵循軟件操作界面設(shè)計的一致性原則,字體采用黑體及楷體,單位全部采用毫米,防止參數(shù)誤讀。
(2)遵循操作界面的用戶友好及簡潔易懂風(fēng)格,在輸入?yún)?shù)模塊運用提示符的形式提示用戶參數(shù)意義,保證信息反饋,防止用戶誤輸入。
(3)在輸入過程中,適應(yīng)個人輸入習(xí)慣,可以運用TAB鍵依次逐個輸入,也可以運用外部鼠標點擊逐個輸入。
(4)當輸入?yún)?shù)不完整或超出計算范圍時,需有錯誤提示功能。為驗證最后輸入?yún)?shù)的正確性,設(shè)定“花鍵代碼”模塊,從而可以驗證輸入花鍵參數(shù)是否正確,保證計算結(jié)果的無誤。軟件界面如圖1所示。
圖1 花鍵參數(shù)計算軟件界面
在花鍵參數(shù)計算中,計算結(jié)果運用國標及ISO提供的計算公式進行程序代碼的編寫,其中關(guān)鍵在于,在計算花鍵量棒直徑及M值時,需要解漸開線方程。針對此方程的解法,已有多種文獻進行了研究,本文采用數(shù)值分析中的牛頓迭代法,并運用勞倫展開式取得迭代初值,可以保證方程迭代的快速收斂及準確無誤,精度達到1×10-8。
部分程序代碼為:
我公司現(xiàn)生產(chǎn)零件,涉及螺紋及鍍層前后參數(shù)計算的約有500余項,涉及內(nèi)外螺紋的所有螺距及大徑尺寸范圍,即基本大徑范圍為:0.99~355 mm,基本螺距P為0.2~8 mm。除基本尺寸計算外,還包括三針測量計算及鍍層前后尺寸計算。軟件界面設(shè)計參考花鍵界面設(shè)計思想,遵循相同的設(shè)計基本原則,軟件界面如圖2所示。
圖2 螺紋參數(shù)計算軟件界面
(1)軟件主要特點:①當輸入不符合標準時,系統(tǒng)會自動報錯,如圖3、圖4所示。②在計算外螺紋及內(nèi)螺紋時,分類標示,如當計算外螺紋時,設(shè)計到內(nèi)螺紋的計算結(jié)果自動隱藏,保證計算結(jié)果的無誤性。③當選擇不同精度和螺紋類型時,系統(tǒng)“螺紋代碼”模塊會自動提示,保證輸入的無誤性。④增加了涂/鍍層模塊,避免了人工計算的繁瑣性,計算結(jié)果為涂/鍍前尺寸,內(nèi)外螺紋尺寸上下差以入體原則輸出,如圖5所示。
圖3 螺紋螺距非標準錯誤提示
圖4 螺紋公差非標準錯誤提示
(2)編寫程序代碼,部分程序代碼為:
圖5 螺紋涂/鍍前尺寸計算
本文實現(xiàn)了基于VB語言編寫的零件花鍵及螺紋復(fù)雜參數(shù)自動計算軟件設(shè)計,給需要計算花鍵及螺紋復(fù)雜參數(shù)的設(shè)計和工藝等工程技術(shù)人員提供了一個友好的界面,具有很強的實際應(yīng)用性,帶來極大的方便,尤其對于多品種、小批量生產(chǎn)的航空類零件設(shè)計及工藝編制,大大提高了工作效率,具有很高的實際應(yīng)用價值,也為其他相似廠家根據(jù)自己特點編寫此類簡單易用辦公軟件提供了借鑒。