1 第 1 章 緒論 1.1 課題背景 壓力容器幾乎是所有工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和人民生活中廣泛使用的一種承壓設(shè)備。壓力容器是關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要設(shè)備，其應(yīng)用范圍和重要性正日益擴(kuò)大和增長(zhǎng)。如同其他事物一樣，壓力容器工程科技是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，是一個(gè)由許多相互矛盾和依存的要素所組成的綜合系統(tǒng)。因此，要通盤權(quán)衡有關(guān)壓力容器的諸要素，如設(shè)計(jì)、制造、操作、管理、維護(hù)、監(jiān)控等個(gè)方面的安全性與經(jīng)濟(jì)性，才能達(dá)到最佳決策，形成最優(yōu)系統(tǒng)。 壓力容器 正在并將 繼續(xù)朝著“大型化、高參數(shù)化”的趨勢(shì)向前發(fā)展，因此關(guān)注壓力容器的未來發(fā)展有其重要意義 。推動(dòng)壓力容器技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵是：轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念，吸收先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想；積極發(fā)展優(yōu)良的壓力容器結(jié)構(gòu) 1。 但是壓力容器模具仍存在著不少問題：一方面壓力容器模具精度要求較高 ,并且模具所用的胚料大都為鑄造件 ,這些使模具的設(shè)計(jì)與制造較為困難。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法采用二維的工程圖 ,已經(jīng)越來越不能適應(yīng)新產(chǎn)品的開發(fā)與更新。現(xiàn)有鍋爐專用模具的設(shè)計(jì)存在著以下幾個(gè)方面的問題 :尺寸改動(dòng)匹配困難、系列零件 ,重復(fù)工作量大、裝配干涉檢驗(yàn)困難、設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)品不直觀、模具零件基本設(shè)計(jì)信息表達(dá)困難等 2。另一方面對(duì)同一種產(chǎn)品 ,既使工藝過 程和設(shè)計(jì)參數(shù)相同 ,不同的用戶在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)上也有不同的要求設(shè)計(jì)與制造企業(yè)必須要重新對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果每一臺(tái)產(chǎn)品都要重新按照制造的程序 ,進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)工藝、制造這樣走下去。那么 ,產(chǎn)品的整個(gè)制造周期少則 6個(gè)月 ,多則要一年時(shí)間。很顯然這種設(shè)計(jì)與制造產(chǎn)品的方式 ,已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展。 如果仔細(xì)分析壓力容器的結(jié)構(gòu) ,雖然不同的壓力容器的功能和結(jié)構(gòu)不同 ,但組成壓力容器的零部件結(jié)構(gòu)大部分基本相同 ,若采用化整為零的方法來存取 ,相同結(jié)構(gòu)的零部件采用參數(shù)化設(shè)計(jì) ,系統(tǒng)保存的僅是一些參數(shù) ,這樣就會(huì)大大地減少存取量。對(duì)于熟 悉的用戶可以直接修改數(shù)據(jù)庫(kù) ,而對(duì)于初學(xué)的用戶可以修改輸入的參數(shù)來進(jìn)行新的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。這就是所謂的壓力容器的參數(shù)化設(shè)計(jì)。 實(shí)行參數(shù)化設(shè)計(jì)是伴隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而產(chǎn)生的 ,并且是今后設(shè)計(jì)發(fā)展的主要方向 ,實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)不僅可以縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期 ,有利于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì) 2 效益 ,而且可以避免重復(fù)設(shè)計(jì) ,減少人力資源的浪費(fèi)。從而即可以克服企業(yè)技術(shù)力量不足 ,又可以保持其在設(shè)備制造中的優(yōu)勢(shì)。使企業(yè)真正達(dá)到降低成本 ,提高效益的目的。因此 ,通過壓力容器的參數(shù)化設(shè)計(jì) ,從而大大簡(jiǎn)化壓力容器的設(shè)計(jì)過程 ,提高生產(chǎn)效率。 1.2 壓力容器設(shè)計(jì)發(fā)展概況 隨著壓力容器的廣泛使用，壓力容器設(shè)計(jì)方法也在向前發(fā)展。新科技的發(fā)展，新材料的應(yīng)用，也會(huì)為設(shè)計(jì)提供發(fā)展的基礎(chǔ)。另外，計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用，各種軟件的開發(fā)和應(yīng)用，將使得設(shè)計(jì)更加方便、準(zhǔn)確，同時(shí)，計(jì)算機(jī)軟件的成熟將會(huì)使模擬實(shí)際工況環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)更加快速、準(zhǔn)確，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果又會(huì)為設(shè)計(jì)提供可靠的指導(dǎo)。因此，壓力容器的設(shè)計(jì)將會(huì)與計(jì)算機(jī)（包括計(jì)算機(jī)的軟件）的發(fā)展緊密結(jié)合在一起，向更準(zhǔn)確、更安全、更經(jīng)濟(jì)合理的方向發(fā)展。 1.2.1 國(guó)外壓力容器技術(shù)發(fā)展概況 在國(guó)外， ASME 鍋爐及壓力容器委員會(huì)于 1955年設(shè)立了評(píng)述規(guī)范應(yīng)力基準(zhǔn)特別 委員會(huì)，對(duì)當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)規(guī)范的許用應(yīng)力基準(zhǔn)進(jìn)行了研究。 1965年，在 ASME規(guī)范的第卷中提出了應(yīng)力分類的設(shè)計(jì)新觀點(diǎn)，即對(duì)壓力容器個(gè)危險(xiǎn)部位的應(yīng)力先進(jìn)行詳細(xì)的分析，然后根據(jù)各應(yīng)力對(duì)壓力容器失效的不同影響進(jìn)行分類，再根據(jù)不同的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則加以限制。這種設(shè)計(jì)方法就是以應(yīng)力分析為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法。 1968年， ASME規(guī)范第卷壓力容器正式分為兩冊(cè)，一冊(cè)為傳統(tǒng)的常規(guī)設(shè)計(jì)規(guī)范，另一冊(cè)為分析設(shè)計(jì)規(guī)范。英國(guó) 1976年開始在 BS5500規(guī)范中列入了壓力容器分析設(shè)計(jì)的內(nèi)容。日本 1983年正式實(shí)施 JIS8250 規(guī)范（即壓力容器構(gòu)造另一 標(biāo)準(zhǔn)）。此后，各國(guó)對(duì)其進(jìn)行了重新調(diào)整編制。 ASME Codes and Standards 是根據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ ANSI）認(rèn)證的程序制定，符合 WTO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制訂原則，為全球各型企業(yè)提供在全球環(huán)境下平等競(jìng)爭(zhēng)的手段。 它不是一個(gè)單純的技術(shù)規(guī)范，它不但對(duì)材料、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)提出了嚴(yán)格的要求，并規(guī)定建立包括設(shè)計(jì)、材料、焊接、檢驗(yàn)、無損檢測(cè)等環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制體系，而且對(duì)從事各個(gè)環(huán)節(jié)的人員有明確的要求，并且獲得世界的認(rèn)可。 因此嚴(yán)格按照 ASME規(guī)范進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)，有著極其重要的意義。 1.2.2 我國(guó)壓力容器技術(shù)發(fā)展概況 3 壓力容器種類繁多，操作條件千差萬別，操作介質(zhì)更是種類繁多，使壓力容器潛在著一些不安全的因素，因此，必須有一些標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范來指導(dǎo)、規(guī)范壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢驗(yàn)、使用、維修、退役等。 我國(guó)的壓力容器規(guī)范起步于 20 世紀(jì) 50 年代， 1959 年頒布了多層高壓容器設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)規(guī)程。 1960年頒布了適用于中、低壓容器的石油化工設(shè)備零部件標(biāo)準(zhǔn)。 1967年，鋼制石油化工壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)定（試用本）開始發(fā)行，這是我國(guó)第一部較為完整的設(shè)計(jì)規(guī)范，此后，歷經(jīng)了數(shù)次修訂。 1988 年，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB150 1989鋼制壓力 容器和 GB151 1989鋼制管殼式換熱器完成編制工作，于 1989 年發(fā)行使用，這是我國(guó)最早的壓力容器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 1998 年 10月，新版 GB150 1998鋼制壓力容器開始實(shí)施， 2000年，新版 GB151 1999管殼式換熱器也投入了使用。并且我國(guó)壓力容器在多年生產(chǎn)實(shí)踐中形成了一種多標(biāo)準(zhǔn)組合的質(zhì)量保證體系，如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。 1.2.3 基于 SolidWorks 的壓力容器參數(shù)化設(shè)計(jì)發(fā)展概況 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)技術(shù)已廣泛運(yùn)用于機(jī)械、電子、建筑、壓力容器設(shè)計(jì)等各個(gè)領(lǐng) 域。在機(jī)械行業(yè)中 ,尤其是在壓力容器行業(yè) ,應(yīng)采用更好的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件 ,這就給現(xiàn)有的模具設(shè)計(jì)帶來了挑戰(zhàn)。 壓力容器模具精度要求較高 ,并且模具所用的胚料大都為鑄造件 ,這些使模具的設(shè)計(jì)與制造較為困難。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法采用二維的工程圖 ,已經(jīng)越來越不能適應(yīng)新產(chǎn)品的開發(fā)與更新。現(xiàn)有鍋爐專用模具的設(shè)計(jì)存在著以下幾個(gè)方面的問題 :尺寸改動(dòng)匹配困難、系列零件 ,重復(fù)工作量大、裝配干涉檢驗(yàn)困難、設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)品不直觀、模具零件基本設(shè)計(jì)信息表達(dá)困難等。 壓力容器的品種較多，即使是同一類型的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)上也是有很大的不同，因此很 難用一種基型來概括所有的產(chǎn)品。對(duì)于一個(gè)企業(yè)來講，也不可能以它所生產(chǎn)的每個(gè)產(chǎn)品來作為基型，否則基型的數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)龐大，對(duì)該數(shù)據(jù)庫(kù)的管理、存取和檢索所耗費(fèi)的時(shí)間，也許得不償失。如果仔細(xì)分析壓力容器的結(jié)構(gòu)，雖然不同的壓力容器的功能和結(jié)構(gòu)不同，但組成壓力容器的零部件結(jié)構(gòu)大部分基本相同，若采用化整為零的方法來存取，相同結(jié)構(gòu)的零部件采用參數(shù)化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)保存的 4 僅是一些參數(shù)，這樣就會(huì)大大地減少存取量。對(duì)于熟悉的用戶可以直接修改數(shù)據(jù)庫(kù)，而對(duì)于初學(xué)的用戶可以修改輸入的參數(shù)來進(jìn)行新的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。 壓力容器的參數(shù)化設(shè)計(jì) 正是基于上述思想而 開發(fā)的，它的使用可以大大縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期并可將相關(guān)的設(shè)計(jì)信息送入 CAPP系統(tǒng)，自動(dòng)完成產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)。 1.3 本課題主要研究?jī)?nèi)容 壓力容器廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、化工生產(chǎn)過程之中 ,有的用來進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)等物理過程 ,有的用來進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。這些壓力容器雖然尺寸大小不一 ,但同一類型 (如內(nèi)壓薄壁圓筒形容器 )的壓力容器在形狀結(jié)構(gòu)上是相類似的。因此 ,可根據(jù)壓力容器的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)其進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì) ,從而大大簡(jiǎn)化壓力容器的設(shè)計(jì)過程 ,提高生產(chǎn)效率。本次設(shè)計(jì)的具體要求主要包括： （ 1） SOLIDWORKS壓力容器零部件三維 CAD模 型的建立，在此當(dāng)中，用 SOLIDWORKS建立 MFZL2型滅火器的的上筒體、下筒體、瓶口以及把手等零部件的三維模型； （ 2）利用 VB進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的程序開發(fā)，即通過宏錄制來錄制宏程序，并通過對(duì)程序進(jìn)行參數(shù)修改，從而得到最終所需的程序； （ 3）完成模型更新后的三維實(shí)體模型和工程圖。 5 第 2 章 基于 Solidworks 的筒體制作 2.1 SolidWorks 軟件介紹 SolidWorks是原創(chuàng)的、基于 Windows平臺(tái)的三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，是 Windows原創(chuàng)軟件的典型代表。它總結(jié)和繼承了大型 機(jī)械 CAD軟件的特點(diǎn)，是再 Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)三維機(jī)械 CAD軟件。 SolidWorks 軟件的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)包括： 2.1.1 靈活的草圖繪制和檢查功能 草圖繪制狀態(tài)和特征定義狀態(tài)有明顯的區(qū)分標(biāo)志，設(shè)計(jì)者可以很容易地清楚自己的操作狀態(tài)；繪制草圖過程中的動(dòng)態(tài)反饋和推理可以自動(dòng)添加幾何約束，使得繪圖時(shí)非常清楚和簡(jiǎn)單；拖動(dòng)草圖的單元，可以快速改變草圖形狀甚至是幾何關(guān)系或尺寸值；可以檢查草圖的合理性等。 2.1.2 強(qiáng)大的特征建立能力和零件與裝配的控制功能 強(qiáng)大的基于特征的實(shí)體建摸功能，通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特 征、高級(jí)抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實(shí)現(xiàn)零件的設(shè)計(jì)；功能齊備和全相關(guān)的鈑金設(shè)計(jì)能力，利用鈑金特征可以直接設(shè)計(jì)鈑金零件，對(duì)鈑金的正交切除、角處理以及邊線切口等處理非常容易；增強(qiáng)的焊接工具，對(duì)焊接零件的設(shè)計(jì)和建摸上更加快速；使用裝配體輕化和大型裝配體模式，可以快速、高效地處理大型裝配體，提高系統(tǒng)性能等等。 2.1.3 完整地、符合標(biāo)準(zhǔn)地詳細(xì)工程圖 可以為三維模型自動(dòng)產(chǎn)生工程圖，包括視圖、尺寸和標(biāo)注；靈活多樣的視圖操作，可以建立各種類型的投影視圖、剖面視圖和局部放大圖；交替位置視圖能夠方便地顯示裝配體零部件不同 的位置，在同一視圖中生成裝配的多種不同位置的視圖，以便了解運(yùn)動(dòng)位置。 2.1.4 提供了自由、開放、功能完整的 API 開 發(fā)工具接口，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況利用 VC、 VB、 VBA 或其他 OLE 開發(fā)程序?qū)?SolidWorks進(jìn)行二次開發(fā)。 針對(duì)本次設(shè)計(jì)，主要是通過 SolidWorks 對(duì) MFZL2 型滅火器的外型圖進(jìn)行三 6 維建模，并通過宏錄制來錄制宏程序，通過 VB 來建立用戶界面，這樣就能在用戶界面上改變相關(guān)尺寸，從而來改變零件的外型，得到更多的大小不一的零件。下面來介紹用 SolidWorks 來設(shè)計(jì) MFZL2型滅火器的筒體外 型。 2.2 設(shè)計(jì)基本參數(shù) a) 充裝介質(zhì)：氦氣 (Helium)； b) 充裝壓力： 66.16 bar（在 20情況下） c) 水壓試驗(yàn)壓力 Pt=2.5MPa; d) 瓶體外直徑0D = 2 4 3 0 .7 5 m m（據(jù) 8.5.2形狀公差和尺寸公差）； e) 瓶體材料 ST14（與 08Al性能相近且符合 GB5213規(guī)定）； f) 瓶體材料機(jī)械性能值 (工廠保證值 )： b/MPa s/MPa /% 430 366 16 g) 瓶體使用溫度范圍： -20 55 2.3 瓶體形狀及瓶口螺紋 a)瓶體形狀見設(shè)計(jì)圖樣； b)瓶口螺紋選用 M12 1.25； 2.4 瓶體壁厚計(jì)算 1. 取 Pt=2.5MPa, =310MPa,D0=243mm；代入壁厚計(jì)算公式： 12 3i TDSP 02 2 4 3 2 3 1 01122 3 3 1 0 3 2 . 5TDS SSP 85.0S mm 又 87.05.0650/2435.0650/0 DS 故取 87.0S mm 當(dāng) 87.0S 時(shí)有圓周應(yīng)力： M PaM PaS DP i 3107.34687.02 )87.02243(5.22 軸向應(yīng)力 M P aM P aSDP i 3104.1734 故，當(dāng) S取 0.87時(shí)，圓周應(yīng)力超出許用應(yīng)力范圍，不符合安全要求。 7 令圓周應(yīng)力 310MPa ，計(jì)算最小壁厚得： 3102 )2243(5.22 SDPS immS 98.0 故得最小設(shè)計(jì)壁厚為 0.98mm。 2.5 瓶體水壓爆破壓力計(jì)算 根據(jù) GB17268-1998 第 9.2.2.5的規(guī)定，有： 1 . 8 1 . 8 2 . 5 4 . 5btP P M P a 2.6 瓶體容積選擇 選用瓶體容積 V=13.2L 2.7 瓶體重量計(jì)算 L 1R2a 166D1a 2R1瓶體材料比重為： 37 .8 5 /g cm 瓶體圓柱部分重量為： KggLDDG i 33.16.132585.72.20)08.243.24(41)(41 2212201 瓶體底部重量為： 由1 56;a 1 4;R cm2 68;a 2 20 ;R cm1 1.2 ;D cm2 2 12 1 12 20 . 0 1 7 4 5 22 nRDG R S 8 KgG 68.00 0 7 8 5.011.02 2.12 68204560 1 7 4 5.0221 所以瓶體總重為： KgG 7.2268.033.0 瓶重公差為： 20 i 2D D H4 G KgKgG 5.043.00 0 7 8 5.0606.243.244 22 所以瓶重為： 2 .7 0 .2 5G K g 項(xiàng) 目 單位 數(shù)值 筒體設(shè)計(jì)最小壁厚 mm 0.98 筒體爆破壓力值 MPa 4.5 筒體容積及公差 L 13.2 筒體長(zhǎng)度及公差 mm 335 3 筒體重量及公差 kg 2.7 0.25 2.8 上筒體的三維制作 首先設(shè)置工作目錄，單擊 新建文件零件， 單擊 進(jìn)入草圖繪制界面，繪制草圖，然后通過 旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)按鈕來得到上筒體的基本形狀，如圖 2-1-1所示： 9 圖 2-1-1 上筒體基本形狀 然后通過 拉伸切除，并在切除的平面上建立草圖，通過 旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)得到最終的上筒體外觀圖，如圖 2-1-2 所示： 圖 2-1-2 上筒體外觀圖 2.9 下筒體的制作 10 下筒體的制作相對(duì)比較簡(jiǎn)單， 首先設(shè)置工作目錄，單擊 新建文件零件，單擊 進(jìn)入草圖繪制界面， 然后繪制草圖，最后通過 旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)按鈕得到下筒體的外型，如圖 2-1-3 所示： 圖 2-1-3 下筒體外觀圖 2.10 瓶口的制作 瓶口是連接上筒體的零件，它是被焊接在上筒體上的，其存在相當(dāng)重要。首先， 還是設(shè)置工作目錄，單擊 新建文件零件，單擊 進(jìn)入草圖繪制界面，然后繪制草圖，最后通過 旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)按鈕得到瓶口的外觀圖，如圖 2-1-4所示： 11 圖 2-1-4 瓶口外觀圖 2.11 把手的制作 在把手的制作中，用到了旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)、拉伸切除這兩個(gè)主要功能。 與之前的零件制作一樣，一開始 還是設(shè)置工作目錄，單擊 新建文件零件，單擊 進(jìn)入草圖繪制界面， 然后繪制草圖，然后通過 旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)按鈕，再經(jīng)過多次 拉伸切除就得到把手的外觀圖，如圖 2-1-5 所示： 圖 2-1-5 把手外觀圖 12 2.12 裝配體 打開 SolidWorks，然后 新建文件裝配體，進(jìn)入界面后單擊 插入零件，插入上筒體和下筒體，如圖 2-1-6，接下來單擊 配合，然后通過“重合”這一配合，就把上筒體和下筒體裝配起來了，如圖 2-1-7 所示。 圖 2-1-6 裝配 1 圖 2-1-7 裝配 2 接下來是上筒體和把手的裝配，插入把手后，通過同軸心這一配合。之后的瓶口和閥門的裝配和裝配 1 用了同樣的方法，不作詳細(xì)介紹。 最后所生成的裝配圖如圖 2-1-8 所示： 圖 2-1-8 裝配體 2.13 生成爆炸視圖 13 打開裝配體，單擊 ，得到如圖 2-1-9界面： 圖 2-1-9 爆炸定義界面 在該界面中選擇要爆炸的零件，爆炸的方向，以及爆炸的距離。點(diǎn)擊 “確定”后就可以進(jìn)行其他的零件的爆炸。右鍵點(diǎn)擊 /動(dòng)畫爆炸就會(huì)出現(xiàn)該界面 可以很方便的查看裝配體的裝配過程。圖 2-1-10就是爆炸后的視圖： 14 圖 2-1-10 爆炸后的視圖 2.14 在 SolidWorks 中生成工程圖 下面以下筒體為例，來談如何建立零件的工程圖。 進(jìn)入工程圖環(huán) 境有兩種方式：一種是選擇 “新建 ”命令 ，另一種方式是選擇 “從零件 /裝配體制作工程圖 ”命令 （如下圖步驟 1 所示）。出現(xiàn) “新建 Solid Works 文件 ”對(duì)話框，選擇工程圖（下圖步驟 2 所示），在 “圖紙格式 /大小 ”對(duì)話框中選擇圖紙模板，進(jìn)入工程圖環(huán)境。 15 圖 2-1-11 進(jìn)入工程圖方法 通過拖動(dòng)鼠標(biāo)可以建立任何你想要的視圖，然后轉(zhuǎn)換成 PDF 文件，如圖 2-1-12所示： 圖 2-1-12 下筒體工程圖 16 第 3章 MFZL2 型滅火器的參數(shù)化設(shè)計(jì) 在本章里，為了進(jìn)行 MFZL2 型滅火器的參數(shù)化設(shè)計(jì)，我們進(jìn)一步地介紹在SolidWorks 底下的宏錄制和 VBA，以及應(yīng)用 VB 軟件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，并相應(yīng)設(shè)計(jì)出設(shè)計(jì)界面。 3.1 宏錄制的介紹： 3.1.1 宏工具條 SolidWorks 環(huán)境中提供了一個(gè)宏工具條，如圖 3-1 所示，主要是宏操作的命令按鈕，當(dāng)然也可以從【工具】【宏操作】來運(yùn)行這些命令。 圖 3-1 宏工具條 默認(rèn)狀態(tài)下，宏工具條是不可見的?？梢砸苿?dòng)鼠標(biāo)到任一工具按鈕上面，單擊右鍵，選擇【宏（ M）】，則宏工具條就會(huì)顯示在 SolidWorks環(huán)境中；當(dāng)然，也可以從【工具】【工具欄】【宏（ M）】選用。 【運(yùn)行】 命令： 當(dāng)運(yùn)行此命令時(shí)， SolidWorks 將會(huì)彈出一個(gè)打開文件對(duì)話框，提示選擇宏文件（后綴名為 SWP），然后自動(dòng)運(yùn)行選擇文件中的代碼。 【停止】 命令：此命令在沒有進(jìn)行錄制的狀態(tài)下為不可用，只有在錄制狀態(tài)可用。運(yùn)行此命令后， SolidWorks 會(huì)自動(dòng)停止程序代碼的錄制，并彈出一個(gè)存盤對(duì)話框，提示輸入相應(yīng)的文件，然后以輸入的文件名保存錄制的內(nèi)容。 【錄制 /暫?！?命令：可以利用此命令在 SolidWorks 環(huán)境中進(jìn)行錄制，同時(shí)在錄制過程也可停止錄制或繼續(xù)錄制。 【新建】 命令：次命令表示不通過 SolidWorks 錄制功能直接建立一個(gè)宏文件。一般情況下，利用此命令建立宏文件有三個(gè)步驟： a 首先，運(yùn)行此命令輸入有效的文件名。 b 第二步，輸入標(biāo)準(zhǔn)的編程代碼（ VBA語言）或從其他文件導(dǎo)入。 c 第三步，利用【運(yùn)行】命令調(diào)試代碼直至無誤。 【編輯】 命令：此命令可以編輯或?yàn)g覽選擇的宏文件代碼。 【自定義宏按鈕】 命令：在工具】【自定義】【命令】【宏】下拖 17 動(dòng)一個(gè)自定義按鈕到任一工具條下面，選擇一個(gè)圖形文件作為按鈕的圖標(biāo)，同時(shí)選擇一個(gè)宏文件，輸入相關(guān)的幫助信息和提示信息，則可以為自己的宏文件建立命令按鈕。 3.1.2 宏錄制 能夠利用宏錄制命令在 SolidWorks環(huán)境中錄制 SolidWorks的相關(guān)操作，并可以調(diào)用 SolidWorks API 接口提供的所有對(duì)象、方法及屬性，也可記錄SolidWorks環(huán)境中的鼠標(biāo)、菜單和鍵盤操作。 3.1.3 下筒體的宏錄制 首先打開 SolidWorks,設(shè)置工作目錄，單擊 新建文件零件，選擇【工具】【宏】【錄制 /暫停】 ，開始宏錄制，然后以最簡(jiǎn)單的步驟畫出下筒體的外觀圖，然后單擊 停止宏，保存宏文件為 Macro1.swp。然后關(guān)閉零件，在SolidWorks 中選擇【工具】【宏】 【編輯 】，打開宏文件 Macro1.swp 進(jìn)行編輯，如圖 3-2所示： 圖 3-2 宏編輯 然后對(duì)宏文件進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試完畢，就可以運(yùn)行宏文件，就可以看其結(jié)果了。 3.2 VB 界面的建立 在建立 VB 界面的過程中，我們應(yīng)用了 Visual Basic6.0，在第 2 章中，我們 18 已經(jīng)介紹了 VB 的相關(guān)功能，在這里，通過 VB 來建立 VB 界面，并通過輸入錄制的宏程序，就可以來運(yùn)行程序了。 首先打開 VB6.0，新建 ，進(jìn)入工程的編輯，在對(duì)象窗口里，通過添加對(duì)象來增加所需要的按鈕，一些簡(jiǎn)單的窗口可以簡(jiǎn)單的編輯，在 command button中，在代碼窗口中輸入之前錄制的宏程序，在此中，為了實(shí)現(xiàn)下筒體的參數(shù)化，我們引入了 4 個(gè)參數(shù)，分別是筒體外徑 D， 水壓試驗(yàn)壓力 Pt，機(jī)械性能值和壁厚 S。在第 3 章中已經(jīng)有了一套筒體的壁厚計(jì)算，如下： 取 Pt=2.5MPa, =310MPa, D0=243mm；代入壁厚計(jì)算公式： 12 3i TDSP 02 2 4 3 2 3 1 01122 3 3 1 0 3 2 . 5TDS SSP S=0.85mm 又 87.05.0650/2435.0650/0 DS故取 87.0S mm 因此我們選用這套公式，輸入 Pt， D的值來自動(dòng)生成壁厚 S。建立的界面如圖 3-3 所示： 圖 3-3 參數(shù)化設(shè)計(jì)界面 19 結(jié)論 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及與發(fā)展，計(jì)算機(jī)為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來了一場(chǎng)新的設(shè)計(jì)技術(shù)革命，同時(shí)，其也促進(jìn)了 壓力容器 設(shè)計(jì)手段的進(jìn)步。在今天，設(shè)計(jì)師已經(jīng)不再滿足于利用通用的 CAD軟件來進(jìn)行傳統(tǒng)的繪制和修改圖形，而是開發(fā) CAD系統(tǒng)，使其用戶化和本土化。從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)周期的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造，加快了產(chǎn)品的更新?lián)Q代的速度。 本次設(shè)計(jì) 用 Solid Works 軟件建立了 MFZL2 型壓力容器 的三維參數(shù)模型： 對(duì)壓力容器主要零件 下筒體進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)，為同類型不同規(guī)格的筒體設(shè)計(jì)提供了方便，提高了設(shè)計(jì)效率， 此次針對(duì) 下筒體 參數(shù)化建模思想?yún)s是當(dāng)今 壓力容器設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一種方法與發(fā)展趨勢(shì)，可以引導(dǎo)其它零件的開發(fā) ；再者 通過 API接口實(shí)現(xiàn)了對(duì) Solid Works 的二次開發(fā)： Solid Works 為用戶免費(fèi)提供了二次開發(fā)工具 API程序接口，它使我們可以根據(jù) 壓力容器 設(shè)計(jì)領(lǐng)域的產(chǎn)品或零件，定制個(gè)性化的 Solid Works 系統(tǒng)。而此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，以 VB6.0 為開發(fā)環(huán)境，通過 API程序接口來實(shí)現(xiàn)了對(duì) Solid Works的二次開發(fā)，基本上達(dá)到了我們所要達(dá)到的目的。通過對(duì)話框，輸入我門所需的調(diào)節(jié)量，從而簡(jiǎn)單，便捷的改變模型的 大小 ，從而 實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。 在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，由于時(shí)間以及個(gè)人能力水平的限制，我只是完成了針對(duì) MFZL2型壓力容器的下筒體 的參數(shù)化調(diào)節(jié)，而且只是 在較少的變量 情況下進(jìn)行參數(shù)化調(diào)節(jié)。因而，對(duì)于 壓力容器 全面的參數(shù)化圖庫(kù)的建立還需要眾多的工作人員在以后日子中通過研究努力而得到。 20 致 謝 從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對(duì) MFZL2 型滅火器的參數(shù)化設(shè)計(jì)亦是如 此。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、目前應(yīng)用現(xiàn)狀等都有了一定的了解和掌握。三維造型軟件的設(shè)計(jì)，參數(shù)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用，對(duì)于掌握該方面的知識(shí)對(duì)我們以后的工作和發(fā)展將有著十分重要的意義。經(jīng)過五個(gè)月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為四年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)，為將來的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 在這次設(shè)計(jì)過程中得到了趙云教授的悉心指導(dǎo)，使我受益匪淺。 衷心感謝趙老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間所給予我的培養(yǎng)和指導(dǎo)。 我還要感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中與我共同學(xué)習(xí)的杜校軍，溫學(xué)蔣，湯淼等同學(xué)，他們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)期間給予了我極大的幫助和鼓 勵(lì)。 最后，衷心感謝在百忙之中抽出時(shí)間審閱本論文的專家老師。 21 參考文獻(xiàn) 1 朱瑞林 . 未來壓力容器技術(shù)發(fā)展探討 .湘潭大學(xué)碩士生研究論文 .2000. 2 劉秀娟 .基于 SolidWorks 的擠壓模 CAD 系統(tǒng) J. 金屬成形工藝 , 2004(1):82-85. 3 朱國(guó)輝 .新型繞帶式壓力容器 .浙江大學(xué)研究生 論文集 .1990. 4 劉友和 ,等 .SolidWorks 入門 M.北京 :清華大學(xué)出版社 ,2002. 5 姚 青 .VisualBasic 語言程序設(shè)計(jì) 入門與提高 M.北京 :地震出版社 ,2000,(8). 6 陳岳坪 ,羅意平 ,楊 岳 ,等 . SolidWorks 環(huán)境下沖模 CAD 三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的開發(fā) J.鍛壓技術(shù) , 2002,27(5):49-51. 7 陳建俊 .壓力容器技術(shù)裝備的新進(jìn)展 J.壓力容器 ,第 21卷第 7 期 . 8 劉瑞新， 崔 淼 . Visual Basic程序設(shè)計(jì) M.機(jī)械工業(yè)出版社， 2003. 9 何煜深，陳涉，陸利鋒 . SolidWorks2005 中文版基礎(chǔ)及應(yīng)用教程 M.電子工業(yè)出版社， 2005. 10 SolidWork公司著，生信實(shí)維公司編譯 . SolidWorks鈑金和焊接 M.機(jī)械工業(yè)出版社， 2005. 11壓力容器實(shí)用技術(shù)叢書編寫委員會(huì) .壓力容器設(shè)計(jì)知識(shí) M.化學(xué)工業(yè)出版社， 2005. 12 沈海榮，楊勇生，張軍 .基于 VB 技術(shù)的 SolidWorks 二次開發(fā)方法 .計(jì)算機(jī)輔助工程 ,2004第 13卷 第 4期 13 劉速志 .壓力容器焊接接頭設(shè)計(jì) J.焊接技術(shù) ,2005年 6月第 3期第 34卷 . 14 Solidworks公司著 .Solidworks API 二次開發(fā) M， 機(jī)械 工業(yè)出版社 . 15 Toyohiko Hirota,Masaaki Hashimoto.Data Model Transformation in CAD System for Multi-View Modeling.Wuhan University Journal of Natural Sciences Vo1.6 No.1-2 2001 410 415. 16 Quality control system manual Asme code section. 22 附錄 1 參數(shù)化設(shè)計(jì)程序如下 ： Dim swApp As Object Dim Part As Object Dim boolstatus As Boolean Dim longstatus As Long, longwarnings As Long Dim FeatureData As Object Dim Feature As Object Dim Component As Object Sub main() Set swApp = Application.SldWorks Set Part = swApp.ActiveDoc boolstatus = Part.Extension.SelectByID(前視基準(zhǔn)面 , PLANE, 0, 0, 0, False, 0, Nothing) Part.InsertSketch2 True Part.ClearSelection2 True Part.CreateLine2(0,0.08546041666667,0,0,-0.1418463,0).ConstructionGeometry = True Part.SetPickMode Part.ClearSelection2 True Part.CreateLine2 0,0.05147813058831,0,-0.1310030326158,0.05147813058831,0 Part.SetPickMode Part.ClearSelection2 True boolstatus=Part.Extension.SelectByID(Line2,SKETCHSEGMENT,-0.09196235528558,0.04988463355442,0,False,0,Nothing) Part.ClearSelection2 True Part.CreateLine2 -0.122, 0.05147813058831, 0, -0.122, -0.1418463, 0 Part.SetPickMode 23 Part.ClearSelection2 True boolstatus=Part.Extension.SelectByID(Line3,SKETCHSEGMENT,-0.1230355474464, -0.02261948148741, 0, False, 0, Nothing) Part.SketchAddConstraints sgFIXED Part.ClearSelection2 True Part.CreateLine2 -0.122,-0.1418463, 0, -0.07841763049754, -0.1418463, 0 Part.SetPickMode Part.ClearSelection2 True boolstatus=Part.Extension.SelectByID(Line4,SKETCHSEGMENT,-0.09753959490418, -0.1389447649611, 0, False, 0, Nothing) Part.CreateCircle -0.082, -0.1418463, 0, -0.1206453018955, -0.140538261995, 0 Part.SetPickMode Part.ClearSelection2 True boolstatus=Part.Extension.SelectByID(Line4,SKETCHSEGMENT,-0.09833634342112, -0.1421317590289, 0, False, 0, Nothing) Part.EditDelete Part.SetPickMode Part.SetPickMode Part.CreateCircle 0, -0.07156138438034, 0, -0.03749821979122, -0.2340926880415, 0 Part.SetPickMode Part.ClearSelection2 True boolstatus=Part.Extension.SelectByID(Arc2,SKETCHSEGMENT,-0.1104583831985, -0.2360126923417, 0, True, 0, Nothing) boolstatus=Part.Extension.SelectByID(Arc1,SKETCHSEGMENT,-0.06245827569371, -0.1726525504354, 0, True, 0, Nothing) Part.SketchAddConstraints sgTANGENT Part.ClearSelection2 True 24 Part.EditUndo 1 Part.SetPickMode Part.ClearSelection2 True boolstatus=Part.Extension.SelectByID(Arc1,SKETCHSEGMENT,-0.05861826709333, -0.1668925375348, 0, False, 0, Nothing) Part.SketchAddConstraints sgFIXED boolstatus=Part.Extension.SelectByID(Arc2,SKETCHSEGMENT,-0.09317834449678, -0.2417727052422, 0, True, 0, Nothing) Part.DeSelectByID Arc1, SKETCHSEGMENT, -0.073838196413, -0.1810047596506, 0 boolstatus=Part.Extension.SelectByID(Arc1,SKETCHSEGMENT,-0.09317834449678, -0.1803325676361, 0, True, 0, Nothing) Part.SketchAddConstraints sgTANGENT Part.ClearSelection2 True Part.SetPickMode boolstatus = Part.Extension.SelectByID(圓弧 2, SKETCHSEGMENT, 0#, 0#, 0#, False, 0, Nothing) Part.SketchTrim 1, 1, 0.1487812760053, -0.04799934030798 Part.SetPickMode boolstatus = Part.Extension.SelectByID(圓弧 2, SKETCHSEGMENT, 0#, 0#, 0#, False, 0, Nothing) Part.SketchTrim 1, 0, -0.09638535793455, 0.03751936343423 Part.SetPickMode boolstatus = Part.Extension.SelectByID(圓弧 2, SKETCHSEGMENT, 0#, 0#, 0#, False, 0, Nothing) Part.SketchTrim 1, 1, -0.05421175060963, 0.0687590725638 Part.SetPickMode boolstatus = Part.Extension.SelectByID(直線 2, SKETCHSEGMENT, 0#, 0#, 0#, False, 0, Nothing) 25 Part.SketchTrim 1, 1, -0.0635836633485, 0.05313921799902 Part.SetPickMode boolstatus = Part.Extension.SelectByID(圓弧 3, SKETCHSEGMENT, 0#, 0#, 0#, False, 0, Nothing) Part.SketchTrim 1, 0, -0.1432449216289, -0.05932373486745 Part.EditUndo 1 Part.EditUndo 1 Part.EditUndo 1 Part.EditUndo 1 Part.EditUndo 1 boolstatus=Part.Extension.SelectByID(Arc2,SKETCHSEGMENT,-0.1511010485851, -0.06838766697602, 0, False, 0, Nothing) boolstatus=Part.Extension.SelectByID(Arc1,SKETCHSEGMENT,-0.06944799965976, -0.1041108758808, 0, False, 0, Nothing) Part.SetPickMode Part.ClearSelection2 True Part.SetPickMode boolstatus = Part.Extension.SelectByID(圓弧 1, SKETCHSEGMENT, 0#, 0#, 0#, False, 0, Nothing) Part.SketchTrim 1, 1, -0.05158639520735, -0.1232483092227 Part.SetPickMode boolstatus = Part.Extension.SelectByID(圓弧 2, SKETCHSEGMENT, 0#, 0#, 0#, False, 0, Nothing) Part.SketchTrim 1, 1, -0.1408944174694, -0.1245241381122 Part.SetPickMode boolstatus = Part.Extension.SelectByID(圓弧 2, SKETCHSEGMENT, 0#, 0#, 0#, False, 0, Nothing) Part.SketchTrim 1, 1, -0.04842725150272, 0.06562131692017 Part.SetPickMode 26 boolstatus = Part.Extension.SelectByID(圓弧 3, SKETCHSEGMENT, 0#, 0#, 0#, False, 0, Nothing) 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