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制造业信息化 基于Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ的搅拌器参数化设计系统开发 胡光忠 ，兰芳’，柳忠彬’， 贺元成 （１．四川理工学院机电工程系，四川自贡６４３０００；２．泸州职业技术学院，四川泸州６４６００５） 摘要：针对利用ＶＢ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ａｃｃｅｓｓ进行基于Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ的应用程序二次开发进行了研究，提出了基于 Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ的搅拌器参数化设计系统开发的总体框架和实现方法，实现了搅拌器的参数化建模，缩短了搅拌器的设计 开发周期，提高了设计效率和质量。文中给出了系统的体系结构和部分实现代码。本文提出的方法对开发复杂产品的参 数化设计系统具有参考价值。 关键词：搅拌器；叶片；参数化设计；二次开发；Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ 中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—２３３３（２００６）１２—０ｏ８３—０３ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ｓｔｉｒｒｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ ＨＵ Ｇｕａｎｇ－ｚｈｏｎｇ ，ＬＩＵ Ｚｈｏｎｇ－ｂｉｎ’，ＬＡＮ Ｆａｎｇ ，ＨＥ Ｙｕａｎ—ｃｈｅｎｇ （１．Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｉＧｏｎｇ ６４３０００．Ｃｈｉｎａ； ２．Ｌｕｚｈｏｕ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ．ＬｕＺｈｏｕ ６４６００５．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｕｐｏｎ ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ ｗｉｔｈ ＶＢ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｏｆｌ Ａｃｃｅｓｓ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｔｒａｔｅｇｙ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｓｔｉｒｒｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｓｔｉｒｒｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｓｏｌｉｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓｔｉｒｒｅｒ ｃａｎ ｂｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｒａｐｉｄｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｓｔｉｒｒｅｒ ｉｓ ｓｈｏｒｔｅｎｅｄ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｓ ｈｅｉｇｈｔｅｎｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｃｏｄｅｓ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｈａｓ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｄｕｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｉｒｒｅｒ；ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｄｅｓｉｇｎ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ；ＶＢ １前言 流式搅拌器是众多搅拌器中的一种，具有轴流特性好、大 搅拌混合设备是一种应用广泛、品种繁多的流体机 流量、低剪切、低能耗、高泵送能力等特点，适用于低粘度 械产品，适用于化工、冶金、医药、食品和饲料等领域。轴 基金项目：四川省应用基础研究项目（ｏ４ＪＹ０２９—０２６—２） 流体的混合。叶片是其关键零件之一，其性能直接决定整 个机器的性能，叶片设计效率将对整个产品的研发周期 四川省教育厅重，董项目（２００４Ａ１４３） 产生很大影响。如采用传统的设计方法及手工建模，设计 与液压，２００４（８）：１３２， ［２］成大先．机械设计手册单行本一机械传动［Ｍ］．北京：化学工业出 版社，２００４：１２—１００． ［３］丁学峰，任革学．链轮驱动系统的多刚体建模及分析［Ｊ】ｌ力学与 实践，２００５（２７）：１４， ［４］杨玉虎，刘晓玲．套筒滚子链的动力学建模研究［Ｊ］．中国机械工 程，２００５，１６（１６）：１４７４． ５结语 ［５ 荣长发，朱均，非线性方程法计算链传动的中心距［Ｊｊｌ西安交通 大学学报，２０００，３４（１２）：４７． 本模块实现了链传动的建模设计，使实际中心距和 链节数一目了然，得到的数据与目前的Ｗｉｎｋｌｈｏｆｅｒ法、渐 开线法、非线性法 等计算的链传动中心距相符。由于链 ６ｊ董正卫，田立中，付宜利．ＵＧ／ＯＰＥＮ ＡＰＩ编程基础［Ｍ］．北京：清 华大学出版社，２００２：１９１， ［７］莫蓉．Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ １８版ＣＡＤ应用基础［Ｍ］．北京：清华大学出 版社，２００２， （编辑明涛） 轮齿形的设计更精确，因此也有利于数控加＿丁链轮。同时 本文提供的模块对链传动的运动分析、强度校核、疲劳校 核提供了前提条件。 ［参考文献］ ［１］杨长辉，张鹏．滚子链轮的计算机辅助＝＝维参数化设计［Ｊ］．机床 作者简介：孟庆尧（１９６３一），男，副教授，主要从事ＡｕｔｏＣＡＤ、Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃ、 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ等机械设计方面的研究和教学工作 收稿日期：２００６—０７—１８ 机械工程师２００６年第１２期 ８３ 维普资讯 http://www.cqvip.com
制造业信息化 效率极低，误差较大，犁面控制Ｉ木１难，不易保证其流体动 力学特性。对此，本文开发ｊ，基于Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ的新型搅拌 ４．，用户界面模块 根据前述搅拌器设计方法和特点，利用ＶＢ开发设计 了图４所示的搅拌器设计用户界面。 器参数化ｊ维设计系统，提高了设计效率和质量，节省了 人力资源，为实现ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ／ＰＤＭ集成打下厂良好 基础： ２搅拌器设计原理 搅拌器由轮毅和叶片装配而成，叶片数量可以根据 设计需要给定：其中叶片是由对称型的原始叶型（如图１） 随其中心线按双圆弧或抛物线规律变化而形成的弯曲 的、机翼型的实际叶型（如图２）：叶型的几何参数中对流 体动力学特性影响最大的有最大相对厚度及位置、最大 相对挠度及位置、原始叶型的厚度分布等：原始叶型选定 后，最大相对厚度及位置、厚度分布就确定了，而最大相 对挠度及位置南叶型中心线规律确定： 根据等强度设计思想，叶片的根部采用较大截面，根 据大小截面间的相对转角、叶片宽度、叶片长度按一定规 律进行放样就形成了实际的叶片：这样形成的叶片，其形 状符合流体动力学特性，流体阻力小、压比高：如用于搅 拌器，具有高剪切力和大的循环能力一 轮毂为网柱形，结构简单，加Ｔ方便：轮毂与ｕ｛。片连 接采用“燕尾槽＋焊接”的结构形式： ３开发设计方法 目前ＣＡＤ／ＣＡＭ系统的开发主要有２种方式：（１Ｊ完 全自主版权的开发，一切需从底层做起；（２）基于某个通 用ＣＡＤ／ＣＡＭ软件平台的二次开发，具有开发周期短、见 效快、系统稳定和功能强等特点：本文采用第２种方式， 基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件平台进行二次开发： 参数化设计系统开发主要有两种技术：一种称为约 束驱动法，是指对于具备参数化功能的ＣＡＤ系统，只需 建专好产品的标准模板，然后南ＣＡＤ系统对需要进行修 改的参数进 驱动即可。另一种称为编程法，即用高级语 言或ＣＡＤ应用软件平台提供的ＡＰＩ接口编写应用程序， 通过应用程序来动态建立参数化产晶模型。对于一般较 简单的产品，呵采用第一种方法：对于本搅拌器中的叶 片，其原始叶型是南一系列的点拟合形成，不能用尺寸进 行驱动．则只能采用第二种方法实现参数化设计： ４搅拌器设计系统开发 该系统主 要由 大模块 组成，即用户界 面模块、数据库 模块和搅拌器 设计模块。系统 总的框架如同 ３所示： ８４ 机械工程师２００６年第１２期 ４．２数据库模块 数据库模块为一个Ａｃｃｅｓｓ数据表，包括典型原始叶 型曲线参数数据、用户自行设计的原始叶型曲线参数数 据、轮毂及装配特征参数 用户可根据实际搅拌器设计需 要进行选择和调用：并且用户随时可通过系统界面对原 始叶型曲线参数数据进行修改，使用方便、灵活、快捷： ４．３搅拌器设计模块 ４．３．１叶片设计 叶片设计 模块由原始叶型生成、叶片截面形状生成 和叶片实体模型生成三个子模块组成，此新型叶片的设 计本文不做具体介绍，请参见文献１＝ ４．３．２轮毂设计 轮毂的参数内外径大小、高度和键槽尺寸（与搅拌轴 连接） 本文的装配结构为燕尾槽结构，其参数燕尾宽度、 深度和燕尾角度：以 参数必须满足相应的几何约束关 系，例如，轮毂的高度必须保证叶片安装后不伸出上下端 面，其相关参数有叶片大端宽度和安装角度；燕尾槽的大 小受轮毂的内外径制约，同时与叶片的大小（长度和宽 度）有一定的约束关系 轮毅生成模块部分程序如下： Ｐｒｉｖａｌｅ Ｓａ１）ｌｕｎｇｕ｛ｔｍｄＣｌｉｃｋ（） Ｄｉ１１１ ｆｓ Ａｓ Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｉｍ ＭｙＦｉｌｅ．ＭｙＰａｔｈ．Ｍｖ．Ｎａｍｅ Ａｓ Ｏ１）ｊｅ｛’ｔ Ｄｉｍ ｆｕｇａｉ Ａｓ ＶｂＭｓｇＢ０ｘＲｅ吼ｌ１ｌ Ｃａｌｌ ｙａｎｗｅｉ Ｉｆ ｙａｎｗｅｉｎｏｌ：Ｆａｌｓｅ Ｔｈｅｎ Ｅｘｉｔ Ｓｕｂ Ｅｎｄ Ｉｆ Ｃａｌｌ ｙａｎｗｅｉｃａｏ Ｃａｌｌ ｊｉａｎｊｓ 、＿１、，Ｆｉｌｅ＝Ｄｉｒ（Ａｐｐ．Ｐａｔｈ＋”＼轮毂 ＳＬＤＰＲＴ”） Ｉｆ ＭｖＦｉｌｅ＝ Ｔｈｅｎ Ｓｅｔ ｆｓ：ＣｒｅａｔｅＯｂｊｅｅｔ（”Ｓｃｒｉｐｔｉｎｇ．Ｆ｛１ｅＳ ｓｌｅｎ１ＯｈｊＰｃｌ”） Ｍ、Ｐａｌｈ＝Ａｐｐ Ｐａｌｈ ｆｓ．Ｃｏｐ） Ｆｉｌｅ ＭｙＰａｔｈ＋”＼ｄａｔａ＼轮毂 ＳＬＤＰＲＴ”，Ｍ ｖＰａｔｈ＋”＼轮 毅．ＳＬＤＰＲＴ” Ｅｌｓｅ ｆｕｇａｉ＝ＭｓｇＢｏｘ（…’…＼搅拌器设计＼轮毅．ＳＬＤＰＲＴ”文什已经存在， 要覆盖此史件吗？（如果不覆盖，请单击”否”，住打开窗体中将原文什 维普资讯 http://www.cqvip.com
制造业信息化 重命名．重新生成轮毂！）”．ｖｂＹｅｓＮｔ，１ Ｅｎｄ Ｉｆ ｌｏｏｐ１０： Ｃａｌｌ Ｌｕｎｇｕ 体操作不再详述： 图５所示为本系统生成的搅拌器实体模型 ＭｓｇＢｏｘ”轮毂生成！” ｚｈｕａｎｇｌｎｏｔ＝Ｔｒｕｅ ｚｈｕａｎｇｅｍｄ Ｅｎａｔｌｅｄ：Ｔｒｕｅ ｆＥｎｄ Ｓｕｂ ４．３．３装配设计 连接结构的燕尾参数已经给出，其它参数就是安装 角度和叶片数量，安装角度决定搅拌介质的流动状态和 混合效率。装配模块部分程序如下： Ｐｒｉｖａｔｅ Ｓｕｂ ｚｈｕａｎｇＣｍｄ—Ｃｌｉｃｋ（） Ｏｎ Ｅｒｒｏｒ ＧｏＴｏ ｌｏｏｐ２００ Ｄｉｍ ｆｓ Ａｓ Ｏｂｊｅｃｔ ＤｉＩｌｌ ＭｖＦｉｌｅ，ＭｖＰａｔｈ，ＭｖＮａｍｅ Ａｓ Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｉｍ ｆｕｇａｉ Ａｓ ＶｈＭｓｇＢ（１ｘＲｅｓｕＩｆ Ｎｃａｏ：Ｃｌｎｔ（ｎｔｘｔ．Ｔｅｘｔ） Ｉｆ Ｎｃａｏ＝３ Ｔｈｅｎ ＭｙＦｉｌｅ：Ｄｉｌ（Ａｐｐ．１ ａｔｈ＋”＼装配．ＳＬＤＡＳＭ”） ＩｆＭｙＦｉｌｅ：””Ｔｈｅｎ Ｓｅｔ ｆｓ＝ＣｒｅａｔｅＯｂｊｅｃｔ（”Ｓｃｒｉｐｔｉｎｇ．Ｆｉｌｅｓｙｓ ｃｅｍ０ ｅｃ ｃ”） ＭｙＰａｔｈ：Ａｐｐ．Ｐａｔｈ ｆｓ．ＣｏｐｙＦｉｌｅ ＭｙＰａｔｈ＋”＼ｄａｔａ＼装配．ＳＬＤＡＳＭ”，ＭｙＰａｔｈ＋ ’＼装配． ＳＩ ＤＡＳＭ” Ｅｌｓｅ ｆｕｇａｉ＝ＭｓｇＢｏｘ（””…＼搅拌器设计＼装配．ＳＬＤＡＳＭ”文件已经存在， 要覆盖此文件吗？（如果不覆盖，请单击”否”，在打开窗体中将原文件 重命名，重新生成装配！）”，ｖｂＹｅｓＮｔ，） Ｅｎｄ ｌｆ ｌｏｏｐ１０： Ｍｅ．Ｈｉｄｅ Ｃａｌｌ ｚｈｕａｎｇｐｅｉ Ｍｅ．Ｓｈｏｗ ＭｓｇＢｏｘ”装配完成！” Ｅｘｉｔ Ｓｕｂ ｌｏｏｐ２００： Ｍｅ．Ｓｈｏｗ ＭｓｇＢｏｘ”不能完成装配！” Ｅｎｄ Ｓｕｂ 程序编制结束后，可根据用户的要求，生成ｅｘｅ文件 直接打包成应用程序，通过应用程序调用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ，其 部分代码如下： Ｄｉｍ ｓｗＡｐｐ Ａｓ Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｉｍ Ｐａｒｔ Ａｓ Ｏｂｊｅｃｔ ｍｙｐａｔｈ＝ＣｕｒＤｉｒ ｍｙｐａｔｈ＝Ａｐｐ．Ｐａｔｈ Ｓｅｔ ｓｗＡｐｐ ＣｒｅａｔｅＯｂｊｅｅｔ（”ＳｌｄＷｏｒｋｓ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ”） ｓｗＡｐｐ．ＵｓｅｒＣｏｎｔｒｏｌ（Ｔｒｕｅ） Ｓｅｔ Ｐａｒｔ＝ｓｗＡｐｐ，ＯｐｅｎＤｏｃ（ｍｙｐａｔｈ＋”＼ｍｙｐａｒｔＳＬＤＰＲＴ’，ｓｗＤｏｃＰＡＲＴ） 或者生成动态链接库文件，在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ挂菜单，具 ５结语 本文对基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ平台的应用程序二次开发进 行了研究，提 了基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ的搅拌器参数化设计 系统开发的总体框架和具体实现方法，利用ＶＢ编程和 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ的实体建模技术，实现了搅拌器的参数化设 计，方便快捷地建立了搅拌器的三维实体模型，大大减少 设计时间，提高了设计效率和质量： ［参考文献］ １ 胡光忠，杨随先．基于Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ的叶片参数化设计系统开发 ［Ｊ］．机械设计与制造，２００４（１）：２８． ２ Ｊ李存荣，彭华，郭顺生，等．基于Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ的寄生式设计系统 研究与开发［Ｊ］．机械设计 制造一 程，２００２，３１（１）：３７． ３ Ｊ 朱朝宽．利用ＶＢ开发Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ标准件实体库 Ｊ：．机械设计与 制造工程，２００２，３１（３）：５９． ：４：赵汝嘉，曹岩．Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ２００１精通与提高篇［Ｍ］．北京：机械‘ｆ 业出版社，２００２． ５］ 美 Ｍｉｃｈａｅｌ Ｈａｌｖｏｒｓｏｎ．ＶＩＳＵＡＬ ＢＡＳＩＣ．ＮＥＴ［Ｍ］．李宏益，赵 明，等译一Ｅ京：清华大学出版社，２００２． ６］丁毓峰，盛步云，等．用Ｖｉｓｕａｌ ｃ＋＋６．０开发ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ三维标 准件库［Ｊ］．计算机工程，２０００，２６（７）：５２． （编辑昊天） 作者简介：胡光忠（１９７２一），男，硕士研究生，讲师，主要研究方向为计 算机辅助设计 收稿日期：２００６—０７—０４ 由上海机床厂有限公司为上海重型机器 厂制造的目前世界最大的数控轧辊磨床 ＭＫＡ８４２５０／ｌ５０００一Ｈ近日正式签约。这是我国 数控轧辊磨床极端制造取得的又一突破，也是 上海机床再度承制的超重量级产品？ 据悉，该磨床数控系统采用德国西门子公 司数字式ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ８４０ＤＣＮＣ系统，并配以 具有自主知识产权的软件系统，具有自动趋 进、砂轮磨损及修整后补偿等功能。此次承制 超大型数控轧辊磨床，为上海机床厂有限公司 更快提升产品能级提供了很好的平台，同时也 将为各类大重型数控机床尽快成为企业产品 主流奠定坚实基础。首台磨床将安装在上海临 港重型制造基地。 机械工程师２００６年第１２期 ８５
