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  • 参数化设计的推广与应用

    免费下载 下载该文档 文档格式:DOC   更新时间:2011-10-13   下载次数:0   点击次数:4

    一是参数化设计意指绘图软件具有参数化功能。如典型的CAD软件Pro/Engineer和MDT(Mechanical Desktop)等。在这些软件里可方便地定义模型和更新显示结果,任何交互式的尺寸改动都会立即导致整个模型的变化,即修改一个尺寸后,图形(包括其他视图)中的相关尺寸都会自动更新。

    二是参数化设计意指由应用程序(如Object ARX程序)生成的图形具有参数化的功能,具体可理解为图形的所有尺寸是参数化的,可动态改动,这一过程是借助应用程序来实现的,即应用程序负责与用户交互,当用户想修改图形的某一尺寸时,应用程序负责更新这一尺寸及其相关尺寸。

    三、集团公司产品参数化设计技术分析及推广与应用

    江苏方源集团有限公司是以服务于改造罪犯为宗旨同时为社会创造财富的特殊企业集团,是一家省属国有企业,它拥有多家子公司,现有机械制造企业12家,主要产品为压力机、摇臂钻、卡盘、吸盘、阀门、轴承等,生产的产品品种规格多,且多数是传统产品。参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形的功能,成为初始设计、产品建模及修改、系列化设计、多方案比较和动态设计的有效手段,方源集团企业生产的产品都具有系列化的特点,均可采用参数化设计技术。而且,参数化设计与传统的自由约束的设计方法相比,参数化设计更符合工程设计的习惯,极大地提高设计效率,缩短设计周期,减少设计过程中信息的存储量,降低设计费用,增强产品的市场竞争力。

    方源集团非常重视参数化设计技术的推广应用,引导和促进企业多出成果多产效益。首先是加强子公司技术中心建设,构建较高层次的技术开发平台。现拥有1家省级企业技术中心,1家省级工程技术研究中心,3家市级企业技术中心,1家市级工程技术研究中心。其次是组织教育培训与沟通交流,提高思想认识和应用水平。集团公司组织子公司技术骨干连续参加了两届中国CAE工程分析技术年会,举办了现代先进制造技术理论培训班,还经常邀请专家开展专题讲座。再次培养典型,示范引导,以点带面。集团公司拿出专项资金对5家子公司的参数化设计技术立项课题进行资助扶持,同时加强产学研合作,增强了试点企业的自主创新能力,参数化设计技术应用取得了初步成效。

    四、参数化设计在阀门产品开发中应用的实例

    ___ 花山集团是方源集团的子公司,主产品为阀门产品,同一系列内具有相同的形状,只是不同的规格尺寸不同。在传统的阀门设计中,为了保证阀门的安全性,设计者总是尽量增大阀门的壁厚,尤其是增大阀体的壁厚(阀体是阀门中的主要承压件,其重量占阀门总重量的60%左右),从而增大阀门的承压能力,随着分析设计概念的提出,设计者越来越多地对阀门结构进行优化设计。下面以球阀阀体的参数化设计为例,采用第二种参数化设计方法,用设计变量作为参数建立模型,对设计的任何方面进行优化:尺寸、形状、材料性质、支撑位置、所加载荷等,将其参数化,在优化循环过程中进行调整。即由应用程序生成的图形具有参数化功能,再对DN100球阀阀体的壁厚进行优化设计,最终在满足给定的刚度和强度要求下使得阀体的重量达到最小,并应用到系列产品的设计中。

    (1) 设计问题描述

    ___ 球阀阀体的连接法兰的尺寸在相关的阀门标准和法兰标准中都作了具体的规定,要使阀体重量最小,必须使得阀体的壁厚在满足要求的前提下达到最小,因此阀体的模型可转化为整个截面尺寸如图1所示的模型。

    __________________________ 图1_ 阀体截面尺寸

    阀体由碳素钢精密铸造而成,其参数为:

    设计压力:P=2.5

    弹性模量:E=

    泊松比:μ=0.3

    设计要求:通过阀体壁厚的设计,使得最终在满足给定的刚度和强度要求下使整个阀体的重量达到最小,壁厚参考范围t1∈[5,10],t2∈[14,18],[σ]=

    (2) 力学模型的建立

    根据球阀阀体的结构特性和受力特点,采用轴对称结构,在阀体内壁施加垂直于面壁的均匀压力P=2.5MPa,在与中法兰连接的部位,根据材料力学理论,其水平拉应力计算值为10.17MPa,方向沿Y轴负方向。

    根据截面结构显示,选定阀体壁厚t1、t2 作为设计变量,σ为优化设计中结构的等效应力强度,作为一组约束条件,因此可得到阀体结构优化设计的数学模型为:

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