蔡更生

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基于CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)閥門的快速設(shè)計(jì)

蔡更生

（北京勞動(dòng)保障職業(yè)學(xué)院，北京 100029）

以閥門中的蝶閥為研究對(duì)象，對(duì)實(shí)現(xiàn)蝶閥的快速設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)闡述。概述了當(dāng)前設(shè)計(jì)閥門存在的問題，并根據(jù)閥門結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)提出了閥門設(shè)計(jì)的流程；根據(jù)CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)應(yīng)用接口的特點(diǎn)，提出了構(gòu)建蝶閥各零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元的提高設(shè)計(jì)效率的理念；在CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)的環(huán)境下，依托C++6.0得出了蝶閥快速設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。

CAXA；蝶閥；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元；效率

閥門廣泛應(yīng)用于工業(yè)行業(yè)中，這些工業(yè)行業(yè)主要包括石油、化工、核工業(yè)以及航天等。閥門在工業(yè)中應(yīng)用的主要目的是調(diào)節(jié)管道中壓力和流量、扮演截止閥的作用、實(shí)現(xiàn)對(duì)管道中流體的分流控制[1]。當(dāng)前，我國(guó)對(duì)閥門的設(shè)計(jì)工作主要是用二維或者三維CAD軟件實(shí)現(xiàn)的。然而，在設(shè)計(jì)過程中由于CAD軟件不足，導(dǎo)致其所得到的部分閥門不能滿足實(shí)際工作的要求[2]。為此，本文提出了面向行業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念。該設(shè)計(jì)理念是在對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化劃分的基礎(chǔ)上，并對(duì)其相關(guān)參數(shù)模型進(jìn)行設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)了閥門相關(guān)產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)。

1 閥門結(jié)構(gòu)的劃分

根據(jù)閥門的形式，可以將其分為蝶閥、球閥、插板閥等系列[3]。理論上，設(shè)計(jì)人員根據(jù)閥門的公稱壓力、公稱直徑以及其驅(qū)動(dòng)方式對(duì)閥門系列產(chǎn)品進(jìn)行劃分[4]。任何產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)都是在對(duì)該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元合理劃分的基礎(chǔ)上，閥門也不例外。依據(jù)對(duì)閥門產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單元的劃分，可以確定閥門零部件的生產(chǎn)的先后次序，各個(gè)層次的零部件具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性[5]。

2 基于CAXA搭建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元參數(shù)模型

本文以CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件為依托，實(shí)現(xiàn)對(duì)蝶閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元參數(shù)模型的搭建，并利用CAXA軟件二次開發(fā)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)所搭建模型的參數(shù)設(shè)置。

2.1 蝶閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元的搭建

根據(jù)蝶閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元?jiǎng)澐值慕Y(jié)果，在CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)環(huán)境下建立了蝶閥各零部件（閥體、蝶板、閥桿以及連接支架）的結(jié)構(gòu)單元庫(kù)，并根據(jù)每個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)形式建立與之對(duì)應(yīng)的子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元庫(kù)。

2.2 蝶閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元模型的參數(shù)設(shè)置

完成蝶閥相關(guān)零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元后，對(duì)所有單元的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。本文以蝶閥閥體的筒身設(shè)計(jì)單元為示例進(jìn)行詳細(xì)說明。在所建立的所有單元庫(kù)中找到蝶閥閥體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元庫(kù)，并點(diǎn)擊筒身設(shè)計(jì)單元，對(duì)蝶閥閥體的筒身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。為了保證最終搭建模型的可行性，將與筒身關(guān)系最為密切的法蘭和筒壁與筒身構(gòu)建為關(guān)聯(lián)體，對(duì)該關(guān)聯(lián)提的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。具體設(shè)置步驟如下：①搭建筒身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元模型，如圖1所示；②根據(jù)實(shí)際要求對(duì)與筒身相關(guān)的法蘭及筒壁的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，即在法蘭及筒壁的參數(shù)表中根據(jù)實(shí)際情況添加與其配套的表達(dá)式，保證筒身能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)筒壁及法蘭的正常驅(qū)動(dòng)，具體設(shè)置界面如圖2所示；③對(duì)上述表中的各項(xiàng)參數(shù)根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行賦值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)筒身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元的控制，根據(jù)上述步驟對(duì)閥門相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)備并保存，即完成了對(duì)閥門各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元的搭建及設(shè)置。

圖1 筒身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元模型圖

圖2 筒身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元參數(shù)表

3 蝶閥快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

在搭建閥門相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元模型及其相關(guān)模型參數(shù)設(shè)置的基礎(chǔ)上，并結(jié)合蝶閥結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，建立了蝶閥快速設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括有界面層、功能層以及知識(shí)層三個(gè)方面的內(nèi)容。界面層主要提供人機(jī)交互的界面；功能層主要實(shí)現(xiàn)對(duì)蝶閥產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)產(chǎn)品的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；知識(shí)層為蝶閥產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。

設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)個(gè)人需要及設(shè)計(jì)要求，對(duì)蝶閥各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。以蝶閥閥體為例，其蝶閥總體設(shè)計(jì)界面如圖3所示，點(diǎn)擊“確定”就可以完成對(duì)相應(yīng)蝶閥的搜索。如果所設(shè)計(jì)閥門尚未錄入結(jié)構(gòu)實(shí)際單元庫(kù)中，可以在蝶閥關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)界面中輸入所要設(shè)計(jì)蝶閥的相關(guān)參數(shù)，如圖4所示。

關(guān)鍵參數(shù)引導(dǎo)設(shè)計(jì)人員對(duì)蝶閥閥體筒身、筒壁的設(shè)計(jì)，而后將通用件法蘭的參數(shù)賦值于筒身的設(shè)計(jì)中，從而得到蝶閥閥體筒身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元模型，如圖5所示。

圖3 蝶閥總體設(shè)計(jì)界面

圖4 蝶閥關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算

圖5 筒身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元模型

4 總結(jié)

本文以蝶閥為研究對(duì)象，通過CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)蝶閥快速設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際工作要求及設(shè)計(jì)人員的要求對(duì)產(chǎn)品各零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元的參數(shù)化，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)該產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)，為提高設(shè)計(jì)效率及設(shè)計(jì)質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

［1］李向東，檀潤(rùn)華，張學(xué)民，等.面向平臺(tái)創(chuàng)新的閥門產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)流程研究［J］.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2008，14（1）：6-10.

［2］彭廷紅，潘柏松，姚進(jìn)，等.基于知識(shí)的閥門快速設(shè)計(jì)方法研究［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2006（5）：145-146.

［3］鄭清春，馬會(huì)來(lái)，朱世和.基于模塊化的閥門產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)技術(shù)研究［J］.天津理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，23（3）：45-47.

［4］顧蘭智，方憶湘，靳江艷，等.閥門產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)表示與知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)［J］.華北理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，31（4）：47-50.

［5］趙雙，曾慶萌，施斌，等.閥門快速開關(guān)執(zhí)行器受力分析及減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究［C］//第一屆北京化工大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)論壇論文集，2012.

2095－6835（2018）18－0124－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.124

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕