1、高壓干氣密封的參數(shù)化設(shè)計(jì)高壓干氣密封的參數(shù)化設(shè)計(jì)口王宏口馬詠梅口柳建容四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院成都61OO65摘要:基于Pro/E的三維特征建模原理建立了高壓干氣密封的三維模型樣本,利用Pro,rE二次開發(fā)工具Pro/程圖的功能,從而提高了設(shè)計(jì)效率,為高壓干氣密封的優(yōu)化設(shè)計(jì)及產(chǎn)品創(chuàng)新提供了基礎(chǔ).關(guān)鍵詞:干氣密封參數(shù)化設(shè)計(jì)Pr0/EPr0,1_OOLKIT中圖分類:TH138.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:10004998(2011)10003603干氣密封技術(shù)是2O世紀(jì)60年代末在氣體潤滑軸術(shù)之一1.干氣密封是流體動靜壓相結(jié)合的非接觸式機(jī)械密封,是目前世界上最先進(jìn)的高速透平壓縮機(jī)軸干氣密封.目前

2、國內(nèi)掌握干氣技術(shù)的企業(yè)相當(dāng)少,對其參數(shù)化設(shè)計(jì)研究具有現(xiàn)實(shí)意義.干氣密封主要結(jié)構(gòu)形式有單端面,雙端面,串聯(lián)式及帶中間迷宮串聯(lián)式4種,圖1為單端面干氣密封結(jié)開發(fā)了高壓干氣密封的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng),本系統(tǒng)最大收稿日期:2011年3月的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了利用設(shè)計(jì)參數(shù)驅(qū)動生成高壓干氣密封三維模型并輸出其二維工程圖的功能,從而提高了設(shè)計(jì)效率,為高壓干氣密封的優(yōu)化設(shè)計(jì)及產(chǎn)品創(chuàng)新提供理系統(tǒng)在提升數(shù)控機(jī)床加工能力方面的重要作用.由本文可以看到,僅有先進(jìn)的CAD/CAM系統(tǒng)和世界一流的數(shù)控機(jī)床,并不意味著就一定能加工出高分必要的.參考資料IntelligentCNCMachineTools,FrontiersofManuf

3、acturingll36l2011/10andDesignScienceJ.JournalofAppliedMechanicsandMaterials,2011,4447,557-561.2ICAMTechnologies.CAM-POSTv19.0UserManualz.ICAMTechnology,Canada,2010.3唐林.數(shù)控加工的后置處理技術(shù)J.新技術(shù)新工藝,2008(7):24-26.技術(shù)J.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2006(12):171173.法研究J.制造技術(shù)與機(jī)床,2005(1):9-12.6劉雄偉,王增強(qiáng),楊海成.五坐標(biāo)數(shù)控加工后置處理J.組合機(jī)床與自動化加工技術(shù),1994(

4、1):7一l0.7蔡永林,席光,查建中,五坐標(biāo)數(shù)控加工后置處理算法的研究J.組合機(jī)床與自動化加工技術(shù),2003(9):17-20.給速度優(yōu)化J.機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2003(2):215217.固定循環(huán)的后置處理J.組合機(jī)床與自動化加工技術(shù),2002(5):14(編輯小前)機(jī)械制造49卷第566期了基礎(chǔ).1高壓干氣密封參數(shù)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)高壓干氣密封參數(shù)化設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)之一是機(jī)械機(jī)械密封設(shè)計(jì),非標(biāo)準(zhǔn)通用型機(jī)械密封設(shè)計(jì),專用機(jī)械密封設(shè)計(jì).為提高機(jī)械密封的標(biāo)準(zhǔn)化程度,在機(jī)械密封特性和使用條件,先選擇型式結(jié)構(gòu)和材料,再進(jìn)行補(bǔ)償環(huán)與非補(bǔ)償環(huán),輔助密封圈,彈性元件,傳動機(jī)構(gòu)及固定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2_.高壓干氣密封參數(shù)

5、化設(shè)計(jì)的另一理論基礎(chǔ)是具,完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)構(gòu)思和論證,產(chǎn)品總體設(shè)計(jì),零件設(shè)計(jì),有關(guān)零件的強(qiáng)度,剛度等分析計(jì)算和圖紙繪制等工作.所謂參數(shù)化設(shè)計(jì)是指通過改動圖形某部分的尺寸,或修改已定義好的零件參數(shù),自動完成對圖形中相關(guān)部分的改動,從而實(shí)現(xiàn)對圖形的驅(qū)動,以有效提高生產(chǎn)效率,縮短設(shè)計(jì)周期.參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)以約束造型為核心,以尺寸驅(qū)動為特征,通過草圖設(shè)計(jì),勾畫出設(shè)計(jì)輪廓,然后輸入精數(shù)時.幾何關(guān)系保持不變.美國PTC公司開發(fā)的Pro/E軟件具有單一數(shù)據(jù)庫,全參數(shù)化造型,系統(tǒng)全相關(guān),基于特征建模等優(yōu)點(diǎn).Pro,I1oOLKIT是PTC公司提供的專門用于對Pro/E進(jìn)底層資源調(diào)用的庫函數(shù)和頭文件,并借助第三方編譯

6、環(huán)境進(jìn)行調(diào)試.用戶可以通過編寫C語言代碼,編譯生成應(yīng)用程序,最后將應(yīng)用程序與tro/E系統(tǒng)無縫集成,來對其現(xiàn)有功能進(jìn)行擴(kuò)展及二次開發(fā).另外,利用Pro/TOOLKIT提供的菜單工具,交互用戶界面32具可的使用效率.機(jī)械制造49卷第566期2高壓干氣密封參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過程Pro/E實(shí)現(xiàn)零件參數(shù)化設(shè)計(jì)主要采用以下兩種方式:一種是基于特征元素樹利用二次開發(fā)212具Pro/通過Pro,E交互環(huán)境直接創(chuàng)建參數(shù)化實(shí)體模型,在此基礎(chǔ)上根據(jù)模型的設(shè)計(jì)要求,建立一組可以完全控制模型形狀和大小的設(shè)計(jì)參數(shù),此種方法能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜零部件的參數(shù)化設(shè)計(jì).筆者擬采用三維參數(shù)化實(shí)體模型與程序控制相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)高壓干氣密封的

7、參數(shù)化設(shè)計(jì),即將常用的參數(shù)功能建立相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)和約束關(guān)系,Pro/TOOLKIT程序檢索高壓干氣密封設(shè)計(jì)參數(shù),供用戶編封.實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì).其過程如圖2所示.在創(chuàng)建高壓干氣密封的三維模型樣板之前,要確維模型樣本能準(zhǔn)確反映干氣密封的基本特征.三維模型樣本的完善程度決定了Pro/TOOLKIT零部件的截面輪廓施加相切,固定點(diǎn),同心,共線,垂直及對稱等全約束外,還必須正確設(shè)置控制零部件的設(shè)計(jì)參數(shù)以及建立設(shè)計(jì)參數(shù)與零件尺寸變量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系.零件的三維模型采用特征添加法創(chuàng)建,建模過程帶的關(guān)系式功能創(chuàng)建新的關(guān)系式,實(shí)現(xiàn)Pro/E系統(tǒng)自義參數(shù)后,利用Pro/TOOLKIT程序?qū)⑼獠繀?shù)傳遞給內(nèi)部參數(shù).實(shí)現(xiàn)模

8、型的再生.菜單是Pro/E的主要用戶界面,Pro/TOOLKIT函數(shù)面中添加主菜單條:高壓干氣密封參數(shù)化設(shè)計(jì)及其下的子菜單(動環(huán)參數(shù)化設(shè)計(jì),靜環(huán)參數(shù)化設(shè)計(jì),彈簧座參數(shù)化設(shè)計(jì),端蓋參數(shù)化設(shè)計(jì)以及軸套參數(shù)化設(shè)計(jì)),2011/10并為子菜單項(xiàng)設(shè)置動作,分別對應(yīng)動環(huán),靜環(huán),彈簧座,菜單部分代碼如下:ProMenubarMenuAdd("UserMenu","添加新菜單","Utilities",PROBFALSE,UserMsg);/添加菜單條ProCmdActionAdd("命令三".fuiCmdCmdActFn)Usr

9、n_tanhuangbmpAction,uiCmdPrioDefault,TestAccessDefault,PROBTRUE,PRO_B_TRUE,&cmd_id3)設(shè)置菜單按鈕的動作函數(shù)ProMenubarmenuPushbuttonAdd("UserMenu","按鈕三","按鈕三","按鈕示例三",NULL,PR0一B_TRUE,cmdid3,UserMsg);/添加菜單按鈕.指向彈簧座設(shè)計(jì)對話框.開發(fā)的菜單如圖3所示.用戶界面對話框(簡稱UI對話框)是二次開發(fā)工UI對話框技術(shù)設(shè)計(jì)出風(fēng)格與P

10、ro,E系統(tǒng)本身具有的對話框相似的人機(jī)交互界面,本文UI對話框控制程序部分代碼如下(以動環(huán)參數(shù)化對話框控制程序?yàn)槔?:Pr0uIDial0gCreate(dialog;dialog);11調(diào)入資源文件ProUIPushbuttonActivateActionSet(dialog,"OkButton",Usrn_rotat_ringOKAction,NULL);/定義按鈕的激活行為ProUIDialogActivate(dialog,&status);/顯示激活對話框,形成用戶交互模式ProUIDialogDestroy(dialog)釋放內(nèi)存ProUIDia

11、logExit(dialog,o);/終止對話框圖4為開發(fā)的動環(huán)參數(shù)化設(shè)計(jì)的UI對話框.Ul對話框主要由對話框資源文件和相應(yīng)的控制環(huán)境裝入對話框資源,顯示對話框,設(shè)置動作和退出對后,用戶即可通過菜單命令及控件按鈕操作對話框?qū)崙?yīng)三維模型更新及其工程圖輸出.2011/10要想以在對話框中輸入數(shù)據(jù)的方式改變零部件三維模型,必須要實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)面,三維模型樣板中的參數(shù)能夠傳到交互界面,供用戶修改;另一方面,用戶修改后的新參數(shù)值要返回到三維模型樣板以實(shí)現(xiàn)參數(shù)更新,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)模型更新.因此,編寫程序控制部分源代碼的關(guān)鍵是參數(shù)的傳遞.高壓干氣密封零部件工程圖輸出設(shè)計(jì)則采用定制模板和控制程序相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn),定制

12、模板包括創(chuàng)建基本視圖,選擇視圖顯示模式,尺寸的顯示設(shè)置以及系與模板一致,圖框,標(biāo)題欄完整,尺寸標(biāo)注無重疊,無干涉,且布置清晰合理,符合國家標(biāo)準(zhǔn).3結(jié)論生成的高壓干氣密封動環(huán)的二維工程圖如圖5所示.高壓干氣密封參數(shù)化設(shè)計(jì)的研究是一個新興的課題,是密封設(shè)計(jì)發(fā)展的一個新的趨勢,把CAD技術(shù)應(yīng)用到高壓干氣密封的設(shè)計(jì)中能減少設(shè)計(jì)者的重復(fù)勞動,縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期,大幅度提高勞動生產(chǎn)率.本文在掌握高壓干氣密封工作機(jī)理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)上以Pro/E為開發(fā)平臺,采用Pro/TOOLKIT-0開干氣密封參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)能夠使設(shè)計(jì)人員從傳統(tǒng),煩瑣,重復(fù)的設(shè)計(jì)工作中解脫出來,從而有更多的精力工作效率和干氣密封設(shè)計(jì)質(zhì)