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        基于SolidEdge的噴霧干燥機參數(shù)化設計

        2021-12-23 19:27:09韓爽
        機電信息 2021年30期
        關鍵詞:參數(shù)化設計

        摘 要:Solid Edge軟件是一款由Siemens公司開發(fā)的三維計算機輔助設計軟件,從零件設計、裝配體設計到工程制圖制作、通用零件造型,Solid Edge功能強大,其專業(yè)化的鈑金、管道、焊接設計獨具特色,而制圖模塊則簡潔明了,因此在國內(nèi)外的工業(yè)企業(yè)尤其是機械制造業(yè)得到了廣泛應用?,F(xiàn)針對Solid Edge軟件在噴霧干燥機參數(shù)化設計中的作用及應用進行介紹和分析。

        關鍵詞:Solid Edge;噴霧干燥機;參數(shù)化設計

        0 ? ?引言

        Solid Edge是Siemens PLM Software公司開發(fā)的一款三維CAD軟件,其開發(fā)主要基于Windows系統(tǒng),是一款真正原創(chuàng)的Windows軟件。

        近年來,噴霧干燥機的應用范圍隨著社會發(fā)展和生活水平的提高逐漸擴大,目前,噴霧干燥工藝已經(jīng)成為很多種產(chǎn)品最優(yōu)的干燥方法。噴霧干燥機的干燥是連續(xù)的;噴霧干燥機通過電氣控制系統(tǒng)可以進行全自動的控制;通過調(diào)整噴霧干燥機的設計,并結(jié)合其靈活的操作性,可以滿足不同產(chǎn)品的質(zhì)量指標;通過噴霧干燥機可以實現(xiàn)不同的干燥工藝,達到客戶對產(chǎn)品形狀和品質(zhì)的要求。

        1 ? ?Solid Edge軟件

        1.1 ? ?Solid Edge軟件簡介

        Solid Edge功能齊全,不但有零件設計功能,還有強大的工業(yè)裝配設計、塑料設計、管道設計和鈑金設計功能,幾乎囊括了工業(yè)設計的全部。所以,Solid Edge在相關的工業(yè)領域得到了最廣泛的應用[1]。

        1.2 ? ?Solid Edge軟件的優(yōu)點

        Solid Edge軟件是一款由Siemens公司開發(fā)的功能強大的三維計算機輔助設計軟件,其具有以下幾個優(yōu)點:

        (1)具有同步建模及順序建模兩種建模形式。順序建模是目前主流的建模形式;同步建模是在模型基礎上,以操作手柄和尺寸為驅(qū)動,修改模型,與以往的模型驅(qū)動的建模形式不同。Solid Edge軟件的便捷性在于在同一零件建模過程中,順序建模和同步建模兩種建模形式可以互相切換。

        (2)自有標準件庫。Solid Edge系統(tǒng)自帶標準件庫,包含了常用的國標、ISO標準、DIN標準、JIS標準等,其中涵蓋了常用的零部件和大多數(shù)的緊固件、型材、管道、管道接頭及法蘭等。同時,標準件庫支持Excel表格導入和自制件導入,也可采用其他能鏈接或嵌入的電子數(shù)據(jù)表與變量表鏈接,實現(xiàn)裝配參數(shù)化的目的[2]。

        (3)具有豐富的數(shù)據(jù)交換接口??梢灾苯哟蜷_目前主流的三維軟件的三維模型,并在Solid Edge中編輯轉(zhuǎn)化;同樣其也可以直接打開CAD的dwg格式的圖紙,并在軟件中進行編輯、修改,可以將現(xiàn)有的CAD二維圖紙作為草圖建立零件的三維模型,包容性強。

        (4)擁有變量表技術(shù)。可以針對建模過程中的關鍵尺寸建立數(shù)學模型的關系,并通過零件族的功能將其存儲起來,或可形成標準件庫。

        2 ? ?噴霧干燥機

        2.1 ? ?噴霧干燥機的應用及工作原理

        噴霧干燥機(圖1)已廣泛應用于大多數(shù)生產(chǎn)部門,其不同的型號及尺寸,可以滿足研發(fā)、試驗、生產(chǎn)等不同的需求。

        噴霧干燥過程是液態(tài)物料以噴霧的形式進入熱的干燥介質(zhì)中,進而轉(zhuǎn)變成干粉料的過程。噴霧干燥過程是涵蓋干燥在內(nèi)的一次連續(xù)處理過程,過程包括將原料霧化為料霧,液態(tài)料霧與干燥介質(zhì)接觸,水分蒸發(fā)。干燥過程進行到產(chǎn)品含水量達到一定要求時,將干料從空氣中回收。圖2為噴霧干燥機工作流程圖。

        2.2 ? ?噴霧干燥機的優(yōu)點

        噴霧干燥機在工業(yè)生產(chǎn)中制造業(yè)和食品加工業(yè)的廣泛應用,源于其自身擁有以下優(yōu)點:

        (1)連續(xù)生產(chǎn)。與傳統(tǒng)干燥器系統(tǒng)相比,噴霧干燥機可將干燥和造粒一次性完成,在保證顆粒質(zhì)量的同時大大提高了生產(chǎn)效率。

        (2)全自動控制。操作工人上料后只需進行面板設置和監(jiān)控,不僅簡單易學,而且工人的安全得到了保障。

        (3)通過噴霧干燥機可以滿足各種產(chǎn)品的質(zhì)量指標:1)對產(chǎn)品形狀的要求(如球形、類球形、細粉末、團塊等);2)對產(chǎn)品性質(zhì)的要求(如粉末或不含粉塵、流動性、潤濕性等)。

        (4)熱敏性及抗熱性物料都可使用。

        (5)熱利用率高,特別是在進氣溫度高和干燥室中有較大溫降的情況下。在進氣溫度及排氣溫度分別為750 ℃及100 ℃時,蒸發(fā)1 kg水分消耗熱量少于3 347 kJ(800 kcal)。

        (6)只要能用泵輸送,進料可以為溶液、泥漿、觸變性漿或熔體。

        (7)易于處理腐蝕性及磨損性物料。

        (8)各類干燥機的操作相同,無須對工人進行額外培訓,就可同時對不同設備進行操作和監(jiān)管[3]。

        3 ? ?Solid Edge軟件在噴霧干燥機建模中的應用

        噴霧干燥機除標準機型外,主要是依據(jù)客戶的產(chǎn)量及要求定制,噴霧干燥機的主要部件大致可以分為干燥塔體、進風系統(tǒng)、排風系統(tǒng)、風送系統(tǒng)、吹掃系統(tǒng)、收料系統(tǒng)。噴霧干燥機中會有系列化非標零部件,系列化零部件其外形基本一致,只是在重要尺寸上有些變化。這些系列化零部件的重新建模是一個重復的過程,會浪費許多時間,針對這些系列化零部件,可使用Solid Edge軟件中的變量表技術(shù),減少重復建模。

        3.1 ? ?變量表的使用

        Solid Edge在零件模式下提供變量設計,在變量表格中可直接修改變量數(shù)值,來驅(qū)動零件特征尺寸的更改。多主體零件建立好之后,對其進行發(fā)布,發(fā)布后,每一個主體都會生成一個新的零件,多主體零件會發(fā)布成一個裝配體,這樣在設計系列化零件的過程中,設計建立一個基礎模型,建模之前注意變量之間的關系,定義好這個模型的變量尺寸,就可以通過直接更改零件參數(shù)變量表(圖3)的變量,建立其他的系列化零部件。

        變量表中可以通過修改變量來驅(qū)動模型,在變量規(guī)則編輯器(圖4)中同時開放了公式驅(qū)動變量,以及復制于Excel表格的數(shù)據(jù),實現(xiàn)Excel驅(qū)動模型。

        3.2 ? ?零件族的設計

        零件族的設計只針對系列化零件,系列化零件成員一般具有相似的外形,只是尺寸不同或細節(jié)特征不同,例如管道卡式接頭、三通、彎頭等標準管件。零件族通過一個主零件來控制其他成員零件,并采用表格的形式來編輯所有的信息,如圖5所示。

        在零件族的設計中,先建立主零件模型文件,同時定義主要的尺寸并命名,然后選擇零件族命令,添加零件族成員并輸入其主要的尺寸變量,最后保存零件族表格并生成零件。

        在零件族的變量表中,可以通過修改變量控制單個成員的特征大小;可以通過某個特征抑制與否控制單個成員的特征有無;變量表中以表格的形式列出主零件的所有變量和特征;零件族的變量表修改后,需要點擊“保存”按鈕,讓系統(tǒng)確認為有效的修改;成員零件需要修改時,修改變量表即可;零件族需要修改時,需要編輯修改主零件,再更新所有的成員。

        零件族文件建立好后,零件族的主零件保存了整個零件族的變量表,通過主零件可隨時生成整個零件族。鑒于此,在零件族文件實際使用過程中,不同技術(shù)人員只需將零件族的主零件復制或另存即可,不需要將整個零件族零件復制,大大提高了文件傳輸效率。

        零件族文件可以通過標準件庫管理器添加至標準件庫中,建立屬于公司自己的標準件庫。在Solid Edge內(nèi)置的標準件庫管理器中,開放了從零件族文件添加標準件的方法,如圖6所示。

        3.3 ? ?備選裝配的設計

        備選裝配適用于裝配件的變量設計。在噴霧干燥機中,往往一臺設備會有不同的安裝形式,例如具有單點或多點的收料形式,如圖7所示。通過使用備選裝配,可以將不同的裝配形式在一個裝配模型中體現(xiàn)。在備選裝配中可以通過變量表來控制裝配成員,其中包括事例覆蓋、事例排除、關系排除、裝配特征排除、框架排除、管道排除、陣列事例排除、緊固件排除等。

        在備選裝配中可以直接選擇激活當前的裝配成員并進行修改,Solid Edge也允許動態(tài)配置裝配成員的結(jié)構(gòu)。

        3.4 ? ?多主體創(chuàng)建零部件及裝配

        多主體創(chuàng)建零部件是在零件建模模式下,將零件創(chuàng)建成不同的實體,激活的正在編輯的實體為不透明顯示,未激活先創(chuàng)建的實體以半透明方式顯示。如圖8所示,多主體創(chuàng)建形式是將零件分成若干個實體,每一個實體都可以使用之前創(chuàng)建實體的特征,這種方式和在裝配件中創(chuàng)建新零件有點類似,不同的是,多主體創(chuàng)建可以直接使用布爾運算,大大減少建模工作量。

        多主體建模后,通過發(fā)布多主體將零件中的實體發(fā)布為零件模型,并可選擇是否生成裝配體文件。這種建模形式可以稱作自上而下設計方式,以其他實體為參考建立新的實體,其建立和修改模型文件的過程更加簡便。另外,變量表驅(qū)動的零件建模在多主體零件中也是適用的。

        4 ? ?結(jié)語

        本文介紹了Solid Edge軟件在噴霧干燥機參數(shù)化設計中的應用??傮w上看,在噴霧干燥機的參數(shù)化設計過程中,Solid Edge軟件的變量表起到了重要作用:變量表驅(qū)動零件模型并可使用公式或Excel的方式控制變量;系列化零件采用零件族和備選裝配的設計模式;多主體零件的創(chuàng)建更加容易,使用自上而下的設計方式。隨著Solid Edge的深入使用,軟件將在噴霧干燥機設計建模方面起到更加深遠的作用。

        [參考文獻]

        [1] 吳狄.SOLID EDGE在工程設計中的應用[J].沈陽電力高等??茖W校學報,2002(4):53-55.

        [2] 李健,陶力.基于Solid Edge的裝配參數(shù)化設計[J].農(nóng)業(yè)機械學報,2005(2):123-126.

        [3] K.馬斯托思.噴霧干燥手冊[M].黃照柏,馮爾健,譯.北京:中國建筑工業(yè)出版社,1983.

        收稿日期:2021-08-31

        作者簡介:韓爽(1988—),女,遼寧人,助理工程師,研究方向:機械設計。

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