王燁

動(dòng)態(tài)選粉機(jī)作為目前主要的粉狀物料分選設(shè)備，因應(yīng)用條件的不同，會(huì)有很多形式，這給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了許多重復(fù)的工作量，所以合理的設(shè)計(jì)方法就顯得尤為重要。模塊化是指對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)出一系列通用的功能模塊，通過(guò)對(duì)模塊進(jìn)行選擇和組合，以構(gòu)成不同功能或功能相同但性能不同、規(guī)格不同的產(chǎn)品，在滿(mǎn)足客戶(hù)需求的同時(shí)又因?yàn)槟K的通用性較強(qiáng)降低了制造和管理成本，該方法在工業(yè)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用較為普遍[1-4]。筆者運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)理念，對(duì)動(dòng)態(tài)選粉機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的模塊劃分，利用Pro/E分別對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，不同模塊組合形成不同形式的動(dòng)態(tài)選粉機(jī)，從而提高設(shè)計(jì)人員的工作效率。

1 動(dòng)態(tài)選粉機(jī)的模塊劃分及設(shè)計(jì)

1.1 動(dòng)態(tài)選粉機(jī)結(jié)構(gòu)及模塊劃分

圖1所示的是幾種常用的動(dòng)態(tài)選粉機(jī)，此類(lèi)選粉機(jī)從結(jié)構(gòu)上分為：殼體、回轉(zhuǎn)部分、驅(qū)動(dòng)部分、導(dǎo)流葉片。

產(chǎn)品模塊劃分是模塊化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，模塊劃分應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：模塊的功能和結(jié)構(gòu)的獨(dú)立性和完整性；模塊的連接和分離的便利性；合理的模塊劃分粒度；模塊的通用性好等[5]。根據(jù)這些原則并結(jié)合動(dòng)態(tài)選粉機(jī)本身的特點(diǎn)，可以將其劃分為兩層模塊。第一層模塊：驅(qū)動(dòng)模塊、殼體模塊、回轉(zhuǎn)模塊。第二層次的模塊是對(duì)第一層模塊的細(xì)化，具體見(jiàn)圖2。這樣劃分的模塊滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)、制造、維修等多個(gè)方面的需要，如籠子是動(dòng)態(tài)選粉機(jī)的核心工作裝置，關(guān)系到設(shè)備的工作性能，對(duì)其單獨(dú)劃分模塊，便于設(shè)計(jì)時(shí)直接更換籠子模塊，能夠使新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品得到快速應(yīng)用；制造時(shí)，以模塊為單位進(jìn)行生產(chǎn)，規(guī)格不同的籠子使用同一塊板材下料，能夠提高板材的利用率，節(jié)約成本；維修時(shí)，籠子是易損件，對(duì)單一模塊能夠快速更換，簡(jiǎn)化了維修程序，降低了維修成本。

動(dòng)態(tài)選粉機(jī)的形式多種多樣，進(jìn)風(fēng)形式、喂料形式、出風(fēng)形式均不同，同一個(gè)部件要有不同的模塊，通過(guò)不同模塊的合理搭配，形成各式各樣的動(dòng)態(tài)選粉機(jī)。圖3為常用動(dòng)態(tài)選粉機(jī)的模塊構(gòu)成。

1.2 模塊的設(shè)計(jì)

圖1 幾種常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)選粉機(jī)

圖2 動(dòng)態(tài)選粉機(jī)兩層模塊劃分結(jié)果

圖3 動(dòng)態(tài)選粉機(jī)的模塊構(gòu)成圖

Pro/E具有參數(shù)化的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又提供了很好的設(shè)計(jì)平臺(tái)。Pro/E提供了Top-Down（自上而下）的設(shè)計(jì)方法，該方法先進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)，而后將信息傳遞到低層，各個(gè)零件并行設(shè)計(jì)，當(dāng)頂層信息發(fā)生變化后，低層信息作相應(yīng)的調(diào)整，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的參數(shù)化、系列化設(shè)計(jì)。Pro/E骨架模型是實(shí)現(xiàn)Top-Down設(shè)計(jì)方法的工具之一，筆者及同事在工作中運(yùn)用該工具設(shè)計(jì)了粉磨系統(tǒng)中的多種設(shè)備[6-7]，證明了該工具的實(shí)用性。運(yùn)用該工具對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)的基本過(guò)程如下：

（1）在第二層模塊的asm總裝配圖中建立骨架模型，通過(guò)設(shè)置參考點(diǎn)、線(xiàn)、面來(lái)繪制骨架模型，對(duì)這些參考信息進(jìn)行選擇性地發(fā)布幾何，如發(fā)布a、b、c……；

（2）在第二層模塊的asm總裝配圖中新建prt零件，如零件 1.prt、2.prt、3.prt……，這些零件分別復(fù)制幾何，即零件1、2、3分別得到了發(fā)布幾何a、b、c中的信息；

（3）在零件中以得到的幾何信息為參考進(jìn)行建模，繪制工程圖；

（4）更改參數(shù)，進(jìn)行系列化設(shè)計(jì)。

第（1）步中繪制的骨架模型是否合理是模塊設(shè)計(jì)是否成功的關(guān)鍵。繪制骨架模型時(shí)要充分考慮到模塊的結(jié)構(gòu)樣式、復(fù)雜程度等因素，進(jìn)而采取不同類(lèi)型的繪制方法。對(duì)于籠子和傳動(dòng)軸系，由于其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，以回轉(zhuǎn)形式為主，所以宜采用參考面、線(xiàn)的形式，之前發(fā)表的文章有詳細(xì)的介紹[7]。傳動(dòng)軸系可以采用參考面、線(xiàn)繪制骨架模型（見(jiàn)圖4）。

對(duì)于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的殼體，由于其曲面較多且曲面上有加強(qiáng)筋、檢修門(mén)孔等，宜在骨架模型中運(yùn)用曲面作為參考，而后進(jìn)行面與面的修剪，這樣可以精準(zhǔn)地控制加強(qiáng)筋、檢修門(mén)孔等的形狀。同時(shí)在骨架模型中發(fā)布出去的是曲面，零件通過(guò)復(fù)制幾何得到的也是曲面，可以直接將曲面加厚成鈑金件，具有方便、快捷的優(yōu)點(diǎn)。動(dòng)態(tài)選粉機(jī)殼體可以采用曲面繪制骨架模型（見(jiàn)圖5）。

為了后續(xù)更好地使用模塊，在模塊設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下問(wèn)題：

圖4 傳動(dòng)軸系可以采用參考面、線(xiàn)繪制骨架模型

（1）規(guī)范模塊接口。模塊接口是具有直接連接關(guān)系的兩個(gè)模塊在接合部位形成的連接特征。接口的規(guī)范化和系列化是模塊互換的重要保證，因此在模塊劃分的基礎(chǔ)上，要對(duì)接口進(jìn)行深入全面的分析，定義所有的模塊接口。如動(dòng)態(tài)選粉機(jī)殼體的法蘭盤(pán)直徑，螺栓孔分布圓直徑、方位和螺栓孔大小等。

（2）明確模塊的適用范圍。每個(gè)模塊要有明確的適用范圍，選用時(shí)可以有章可循。如鎖風(fēng)閥，在豎直管道和傾斜管道上應(yīng)用時(shí)的結(jié)構(gòu)是不同的，設(shè)計(jì)該模塊時(shí)應(yīng)明確其適用的傾斜角度范圍。

2 模塊的組裝與替換

圖5 動(dòng)態(tài)選粉機(jī)殼體可以采用曲面繪制骨架模型

模塊與模塊之間的裝配是通過(guò)定義模塊間的約束關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由第二層模塊裝配成第一層模塊，第一層模塊再裝配成整機(jī)。由于低層模塊不受上層模塊的控制，所以模塊是可以隨意替換的。

在Pro/E中提供了多種替換元件的方法。其中，“替換為不相關(guān)的元件”這種方法通過(guò)對(duì)替換的元件重新設(shè)置約束關(guān)系，理解較容易，所以應(yīng)用最為基礎(chǔ)和廣泛，適用于比較簡(jiǎn)單的裝配約束關(guān)系，需要替換的數(shù)量也較少。對(duì)于有著相同接口及裝配約束關(guān)系的模塊來(lái)講，運(yùn)用“替換為互換”這種方法更為快捷方便[8]，如圖6中的兩種進(jìn)風(fēng)殼體，可設(shè)計(jì)成互換的模塊，設(shè)置好參照標(biāo)簽，在裝配模型里即可直接將殼體1替換為殼體2，不需要再重新設(shè)置約束關(guān)系。采用“替換為互換”方法替換元件見(jiàn)圖6。

3 結(jié)語(yǔ)

本文運(yùn)用模塊化的設(shè)計(jì)方法，對(duì)動(dòng)態(tài)選粉機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊劃分，使用Pro/E的Top-Down的設(shè)計(jì)方法，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)。工程設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)工藝參數(shù)、進(jìn)風(fēng)形式、驅(qū)動(dòng)模式等信息選擇合理的模塊，或者在已有機(jī)型上更換其他模塊產(chǎn)生不同形式和不同規(guī)格的產(chǎn)品，實(shí)踐表明，該方法大大減少了設(shè)計(jì)人員的重復(fù)工作量，提高了工作效率。

圖6 采用“替換為互換”方法替換元件