（机械制造及其自动化专业论文）面向大型阀体的cad系统设计及密封性能分析.pdf

面向大型阀体的c a d 系统设计及密封性能分析 摘要 近年宋，我国露遣鼗发展迅速，铡造企监鑫尊竞争范经越来越激烈；计算机技术，尤其是 c a d i c a e 技术在制造妲的各个领域中都发挥了重大的作用。本文针对c a d l c a e 技术在江 苏神通阀门有限公司产品设计、制造过程实施时所遇到舆体问题进行分析和研究，以烟气转 换阀门组为研究对象，在分析产品特征的基础上，研究开发了基于s o l i d w o r k s 平台的c a d 设计系绞，开发符台企韭使用习馁的工程图动蘸模袭鞫锻金律功能模块，弗逶过有限嚣软件 对阀门密封性能进行了接触分析； 研究罄于v b 进行s o l i d w o r k s 软件系统二次开发的关键技术，在此基础上根据系列化 产品拓扑结构不变的特征，建立烟气转换阀门组的全关联设计模型，并利用开发语言结合数 据库技术开发出烟气转换阀门组参数化三缭设计模疑；寇制企业工程豳模板，开发燕符会企 业设计a 受馊耀哥骥的尺寸公差壹询攘块期插入粗糙庭、形位公差等注解模块；在黠镊鑫佟 展开方法进行研究的基础上，开发了直角弯曲钣金律展开查询功能模块，并可实瑰从实体模 型向钣惫横型的转化。 对阀门主要密封件石攫一金属垫片进行建模，研究黍性石墨的粘撵慷特性，在此基础上 使用有限嚣分析软辞a b a q u s 对其迸行非线性接融分橱，_ 弗对比不同尺尊垫片鲍密封瞧麓， 提出了搠步设计阶段对密封件尺寸选择的相关技术参数，对实际工作其有一定的参考价值。 关键递 s o l i d w o r k s ；二次开发；参数纯设计：a b a q u s ；密封蝗能 a 8 s 豫a c t d e s i g no fc a ds y s t e ma n ds e a l i n gp e r f o r m a n c ea n a l y s i sf a c e t ol a r g ev a l v e a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc h i n a sm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y , t h e c o m p e t i t i v e n e s s o fm a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e s h a sb e c o m e i n c r e a s i n g l yf i e r c e c o m p u t e r t e c h n o l o g y , e s p e c i a l l yt h ec a d | c a et e c h n o l o g yi nt h em a n u f a c t u r i n gs e c t o rh a sp l a y e dam a j o r r o l e ，i nt h i st h e s i s 。s o m ea n a l y s i sa n dr e s e a r c hw e r em a d e 曲o u tc a d c a et e c h n o l o g y a p p l i c a t i o ni nj i a n g s us h e n t o n gv a l v ec o m p a n y i np r o d u c td e s i g n ，m a n u f a c t u r i n gp r o c e s s e s ，a n d p r o b l e m se n c o u n t e r e di nt h ei m p l e m e n t a t i o n ，o nb a s i so f t h ea n a l y s i so f p r o d u c tc h a r a c t e r i s t i c so f c o n v e r tg a sv a l v eg r o u p ，c a dd e s i g ns y s t e mw i t he n g i n e e r i n gd r a w i n g sa n ds h e e tm e t a lp i e c e s f u n c t i o n a lm o d u l e sh a sb e e nd e v e l o p e db a s e do nt h es o l i d w o r k sp l a f f o r m , a n dc o n t a c ta n a l y s i s f o rv a l v es e a l i n gp r o p e r t i e sh a v eb e e nm a d eu s i n gf i n i t ee l e m e n ts o f t w a r e t h i sr e s e a r c hc o n d u c t e ds o l i d w o r k ss e c o n d a r yd e v e l o p m e n tb a s e d0 1 1s o f t w a r es y s t e mv b ， b a s e do nt h es a m et o p o l o g yc h a r a c t e r i s t i c s ，t h es m o k e - w i d ec o n v e r s i o nv a l v e sg r o u pa s s o c i a t e d d e s i g n m o d e l w e r e e s t a b l i s h e d 。u s i n g o f d a t a b a s e t e c h n o l o g y w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f l a n g u a g e v a l v eg r o u pf r o mf l u eg a sc o n v e r s i o np a r a m e t e r so f 3 dd e s i g nm o d u l e ；t e m p l a t ec u s t o m i z a t i o n e n t e r p r i s ee n g i n e e r i n gd r a w i n g s ，d e s i g nd e v e l o p m e n tm o r ei nl i n ew i t ht h ee n t e r p r i s e sl l s eh a b i t s t o l e r a n c eq u e r ym o d u l ea n di n s e r tr o u g h n e s s ，f o r ma n dp o s i t i o nt o l e r a n c e s ，a n do t h e rn o t e s m o d u l e ；| mt h es h e e t m e t a lp a r t sm e t h o dl a t m e h e do nt h eb a 8 i so f r e s e a r c h 。a n dd e v e l o p e da r i 疵t - a n g l eb e n d i n gs h e e tm e t a lu n f o l d i n gq u e r ym o d u l e , a n df r o ma s o l i dm o d e lt ot h e t r a i l s f o n n 撤i o no f s h e e tm e t a lm o d e l t h em o d e lo nt h em a i nv a l v es e a l sg r a p h i t e m e t a lg a s k e ta n ds t u d yo f t h ef l e x i b l eg r a p h i t e v i s c o e l a s t i cp r o p e r t i e sh a sb e e nm a d e ，f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i su s i n gs o f t w a r ea b a q u so ni t s n o n l i n e a rc o n t a c tp r o p e r t i e s ，a n dc o m p a r i s o no fd i f f e r e n ts i z e sg 瑟k e ts e a lp r o p e r t i e sh a sb e e n m a d e ，p r o p o s e dap r e l i m i n a r yd e s i g ns t a g eo ft h es e a ls i z eo p t i o n - r e l a t e dt e c h n i c a lp a r a m e t e r s ， w h i c hh a ss o m er e f e r e n c ev a l u e ， k e yw o r k s ：s o l i d w o r k s ；s e c o n d a r yd e v e l o p m e n t ；p a r a m e t e rd e s i g n ；a b a q u s ；s e a l i n g p e r f o r m a n c e l l 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其能人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志姑本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：蜩驽逸 日期：呈型r 2 。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学援术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内熬保密论文外，允许论文被套阕和僚阅，可以公布( 包括 刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：盔啦导师签名；之丝垒亟日 期： 第一章绪论 第一章绪论 大蘩藤门作为基稿工她的一种必要设备在国民经济的各个领域发挥黄极其重要的俸用， 尤其在钢铁、电站、水利等行业应用极为广泛。随着阀门设计制造水平的提高，阀门产品的 应用领域也在不断扩大，高科技成果的不断采用使阀门功能型开发的前景更加广阔。国内有 数百家阀门公司都在扶事掰产品魄开发研制，通常对强俺一种新型阀门的开发都需经进设 计、截傍摸其、掘工装配、性裁检测等工序，耗费大量的入力、物力幂1 财力，周期长、成本 高。 阀体作为大型阀门的外壳及主要耗材部件，其设计水平，对阀门制造成本、技术性能和 使用寿命有着决定性的影响。然而我国阀体的整体设计水平还比较落后，尽管一些大中型企 韭静设计邦f j 在某些重瑟的阖俸设计工作中，对其关键部俘己经采用了先进的分析方法帮优 化设计方法，但是对予那些典型结构的游体产晶，绝大部分生产厂家和设计单位，包括夫中 型企业的设计单位，基本上还沿袭着传统的设计方法。由于缺乏功能比较完善的现代设计手 段，所以导致阀体本体结构过于保守、设计周期长、效率也较低，这不仅造成了人力和物力 的浪费，褥且严重髟睫麓这些企业的索场竞争实力的掇离， 阕体黪生产过程大致霹分为初步设计、详细设诗、生产准备和割遗霸个阶段。陵麓计算 机水平的不断提高和商业软件的不断完善，越来越多的企业将c a d c a e c a m 技术应用在 阀体的四个生产阶段中。经过多年的使用，目前大部分工程设计人员已经可以掌握大部分商 用c a d 软件的使用，并臣c a d 的应用已经逐步扶= 维恕三维转变，但在使用大型商耀c a d 软静系统熬过程中，企致都不可避免静密现了闻题，以致工程技术人员对软薛本身产生不信 任，造成了工作效率降低，达不到c a d 设计的预期目标，造成这种情况的原因主要是没有 对c a d 软件系统本身进行本地化的二次开发，要想使大型的商用c a d 系统完全适成特定 企业的应用是不切实际的。这里的c a e 主要指的是胡步设计和详细设计两个阶段中的模拟 分析计算。蟪体的设诗参数对淹门豹工捧性能有着授大的影嫡，为了提赢阀门的工俸性能。 在阂俸耪步劁设计出来乏露，对润体样磊避行多次试验，通过试验数据对阀钵进行敬遵，改 进之后的阀体再做试验来进行进一步的优化，达到详细设计。这样，一方面设计的周期很长， 设计效率不高：另一方面就会产生材料赘源的浪费。因此。对于c a d 软件系统的本地化二 次开发以及在设计除段就g l 入c a e 搜术都是十分必要的。 1 1c a d 系统二次开发撬述 1 9 7 2 年国际信息处理联合会( i f i p ) 在荷兰召开的“关于c a d 原理的工作会议”上给出 如下定义：c a d 是一种技术，其中人与计算机结台为个阃题求解组，紧密配合，发撵备 毒所长，欣两使其工传优予每一方，势必应用多学辩穷法懿综台毪协幸窜提供了可能。c a d 是工程技术人员鞋计算机为工吴，对产晶和工程进季亍设计、绘图、造型、分析和编写投术文 档等设计活动的总称。根据模型的不同，c a d 系统一般分为二维c a d 和三维c a d 系统。 二维c a d 系统一般由圈形的输入与编辑、硬件接口、数据接口和= 次开发工具等儿部分组 成。三缎c a d 系统的核心是产品酶三维模型。三缎模型是在计算杌中将产品的实鼯形状 表示成为兰维戆模型，模型审包捶了产黥凡何结构盼案美点、线、蓉、体豹各种蓿患吒计 算机兰维模裂的描述经历了从线框模型、袭面模型到实体模型的发展t 所表达的几何体信息 越来越完整和准确，能解决“设计”的范围越广。由于兰维c a d 系统的模型包含了望多的实 际结构特诬，使用户在采用三维c a d 造型工具进行产晶绪构设计时，更s 反映实际产晶的 构造或搬工制造过程。琵翁，三维c a d 系统已经戏为企渡进行产器剖耨设计静主流工其。 三维c a d 系统已经扶警期的实体造型，发展到特征造型和基于约束的造型。c a d 系统广泛 应用于机械、电子、汽车、航空航天、横具、仪表、轻工等制造行业。三维c a d 系统在产 东南大学硕士学位论文 晶的零件造型、装配造型和焊接设计、模具设计、电极设计、钣金设计簿方面提供了强大的 功能，真实撼曩示、麴蕊造型戆功钱也已经援强大。强蒋，高鞴的兰缭c a d 系统主要毽菇 u gn x 、c a t i a 、p r o e 。中端主流的三维c a d 系绫主要包括s o l i d w o r k s 、s o l i d e d g e 、 i n v e n t o r 。圜产的三维c a d 系统有s o l i d 3 0 0 0 和c a x a 实体工程师等。 c a d 的二次开发是指在某个商用c a d 系统基础上由熟悉产品设计和掌握计算机应用 拄本的人员按藏开发出豹针对企业特殊功轭要求和需要的c a d 应用较传。是商用c a d 系 统的本蟪纯攮作。当静，c a d 系统匏= 次开发主要镪捶强个方瑶鹃工作l = ；f j ：一是臻能增藏 开发，即对原c a d 系统谶行基本功能的适应性扩充，使c a d 系统增值产品更加符含国标、 企业标准以及设计人员的设计习惯使特定的使用对氖更易操作c a d 系统；二是标准化开 发，大部分的商用c a d 系统提供的标准有限，此类开发正是在i s o 标准等之外，建立适应 企韭需鬟的括准箨痒，方便企韭设计入璺鹣设计工作，撬糍产晶的设计效率；三是集成纯开 发，一个好的c a d 系统的集成纯不仅仅体现在c a d 功旋方面的集成，更重要的悬体现在 c a d 与其他c a x 产品包括e r p 、p d m 等技术管理系统的有效集成。通过这种多通道的集 成可以摊动企业信息化的发展以及为企业提供一体化的技术解决方案 凹是智能化开发，智 能位开发是c a d 二次弹发发展蛉追求方向。目的是使c a d 设计滔韵簧蕊反映人类设计活 动薛奉餍，静高度智能亿豹创造性活动。智能f 艺二次开发主要表瑰在静对系列产品逡彳亍豹产 品级参数化系统开发、尺寸公差智能化确定的专家系统开发等方面，萁嗣的是以最快遮度满 足企业产品用户的个性化需求。 经过多年的研究发展，对二维c a d 麓统尤其是a u t o c a d 的= 拨殍发技术尤为成熟， 其开发内容涵盖了国际工程裂模扳、国标糖准锋库、糖糙度、形位公麓、尺寸公差等诸多方 面。随着c a d 技术从以二维绘图为目标剿以三维设计为舀标的革命 生本质变化，越来越多 的企业和工程技术人员开始使用三维c a d 系统，其中以u o 、p r o e 、s o l i d w o r k s 使用的最 多。三维c a d 软件不仅仪能有效帮助设计人员创建麦体模型，而且能有效帮助设计人员利 用设计出的兰维实体楼慰进行模拟装配和静态干涉捡褒、机构分析和动杰检查、动力学分析、 强度分析等，同对它们露注震设计出搂鍪后的处理工作。簿管茸前巍救纯的三维c a d 系统 功能已经十分完善，但毕竟软件开发者并不是完全为了我国企业所开发的，产品设计的诸方 面仍不符台我国国家设计标准，在企业应用中仍然需要进行本土化的= 次开发工作。近年来， 针对这一镭求，大量鲍企逝和高校的研究人员都或多或少扮进行过三维c a d 二次开发孵尝 试。 1 2 有限元分析技术概述 自从1 9 6 5 年有限元”这个名词第一次出现，到今天霄限元方法在工程上得至0 广泛应用， 已经经掰了露十多年的发篪掰史，理论秘算法都已经暇趋完善。近年采随着诗算规技术的普 及和计算遽痘的不断提高，有限元分析在工程设计帮分捋中得到了越来趱广泛的重视，曩经 成为解决复杂的工程分析计算问题的有效选径，现在从汽率到航天飞机几乎所有的设计制造 都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工，航空航天、汽率、土木建筑、电子 电器、睡防攀工、船舶，铁遂、石化、能源、科学研究等各个领域斡广泛使用已馒设谗农平 发生了矮镌飞跃。主要表瑗翔下凡方谣：增加产品巍工程静可靠缝；在产品的设计阶段发现 潜在的闻磁 经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本；缩短产品投向市场的时 间；模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费川。 许多工程分析问题，如国体力学中的位移场和应力场分拆、电磁学中的电磁场分析、振 动特性分辑、传热学中鹩滠度场分拆、流俸力学申浆漉臻势聿厅等，都可麴缝为在给寇边务条 件下求解葜控制方程( 常微分方程或偏微分方程) 的闯磁，但能用解析方法求出精确解的只 是方程性质比较简单，且几何边界相当规则的少数问题。对于大多数的工程技术问题，由于 2 第一章绪论 物体的几何形状较复杂或者问题的某些特征是非线性的，赠很少有解析解。这类问题的解决 通常有薅拳争漶径：一燕$ 入篱纯缓设，将方程和边赛条纷篱纯戈能够娃瑗的闻题，扶两褥到 它在篱化状态的解。这种方法只在有限翦情况下是可行的，因：奄过多的簿化将可熊导致不正 确的甚至错误的解。因此，人们在广泛吸收现代数学、力学理论的基础上，借助于现代科学 技术的产物一计算机来获得满足工程臻求的数值解，逖就是数值模拟技术，数值模拟技术 是现代工程学形成秘发震的重要推动力乏一。目前在工程技术领域内常蠲的数值横拟方法 有；有限攀元法、边暴露法、离教单元法帮窍限差分法+ 馋就其实用瞧和成霜的广泛性瓤亩， 主要还是有限单元法。 有限元方法作为求解数学物理问题的一种数值方法，已经历5 0 采年的发展。2 0 世纪5 0 年代，它作为处理固体力学问题的方法出现。1 9 4 3 年，c o u r a n t 第一次提燃单元概念。1 9 4 5 1 9 5 5 冬，a r 勐 r i s 等人在结梅矩阵分轿方蕊取得了缎大进展。1 9 5 6 年，t u r n e r 、c l o u g h 等 人把转絮位移法的恿路推广应用于弹性力学平面问题。1 9 6 0 年，c t o u g h 首先把解决弹性力 学平面问题的方法称为“有限元法”( f e m ：f i n i t ee l e m e n tm e t h o d ) ，并描绘为“有限元法= r a y l e i g hr i z e 法+ 分片函数”。几乎与此同时，我国数学家冯康也独立提出了类似方法。有 限元理论硪究的重犬进鼹，弓 起了数学界麴赢度重褫。囊2 0 世纪年代以来，a 靛加强了 对毒鼹元法数学基础匏研究，知大型线性方程组和特征德翔题的数德方法、离散误差分析、 解的收敛性和稳定性等。有限元理论研究成果为其应用奠定了基础，计算机技术的发展为其 提供了祭件。2 0 世纪7 0 年代以来，相继觚珊了一些通用的有限元分析( f e a ：f i n i t ee l e m e n t a n a l y s i s ) 蒙绕，如s a p 、a s k a 、n a s t r a n 等，这些f e a 系统可进行航空航天领域的结 构强震、剐度分析，鼠薅推动了f e m 在互疆中的安鼯废用。世鳃9 0 年代班来，随黄工 程工作站的出现和广泛斑用，原来运行予大中型枫上的f e a 系统得以在其上运行，同时也 出现了一批通用的靴a 系统，如a n s y s - p c 、n i s a 、s u p e r s a p 等。2 0 世纪9 0 年代以来， 随着微机性能的显著提高，大批f e a 系统纷纷向微机移植，出现了基于w i n d o w s 的微机 版f e a 系缓。经过半个多磴纪的发展，f e m 己麸弹性力学平嚣闻题扩展至l 空间闯蹶、叛壳 翔题；从静力离题扩展至8 韵力簿遂、稳定闯题和波秘鞠越；扶线性疑题扩展到非线缝蛹蘧： 从固体力学领域扩展到流体力学、传热学、电磁学等萁他连续介质领域；从单一物理场计算 扩展到多物理场的耦合计算。它经历了从低级到高级、从简单到复杂的发展过程，目前已成 为工程计箨最有效的蠢法之一。 在我国，在1 9 7 9 年荚鞫薛s a p 5 线性结构静、渤力分析程_ 亭商黧内孳 避移毽成功，掀 起了应用通用有限元程序来分析计算工程问题的高潮。在1 9 8 1 年a d l n a 非线性结构分析 程序引进，也让许多窟无法解决的工程难题都迎刃而解。太家都开始认识到有限元分析程 序确实是工程师应用计算机进行分析计算的重要工具。当前在我国工程界，有限元法在现代 缝格力学、热力学、流体力学和电磁擎等诲多领域都发挥篱重要作爝，其审被广泛馁耀的大 型有限嚣分析软件有a n s y s 、m s c n a s t r a n 、a b a q u s 、m a r c 、a d f n a 帮a l g o r 等。 很多企业和科研院所及高校开始引进国外商品化软件或者自行开发专用软件，由此获得了臣 大经济和社会效益。但是，总的来说，鼹内的有限元技术应用还处于起步阶段，需要加强和 推广，提离企业产品设计的手段和技术水平，增强产貉的在国际市场妁竞争力。 1 3 本谍题研究背景及意义 1 3 1 课题背景 江苏神通阀门有限公司( 本文以下简称 通公司) 系中国阀门行业协会成员厂、姐= 苏省 润门行池协会常务建事厂、 芏苏省高薪技术企业、江苏省c a d 示范企她。主要产燕为蝶溷、 球阁、截i 阀及各类冶惫、核电专用阀门，广泛运用予冶垒、孩电、石化、电力、市政等行 业。该公司已2 0 0 1 年全面推进了企业信息化管理，实施了e r p 系统，并已显著了成效，极 3 东南大学硕士学位论文 大提高了对市场的响应速度。该公司具有三十多年阀门设计制造经验，有一支过硬的设计队 伍，设计盼产品存多项获褥有关部门静奖动，翅“大口径法兰连接蝶溺”、“多层次赫援式金 属硬密封蝶润”、“棱电淹门”、“污承蝶阕”等被国家科技部认定为嗣家级重点薪产品，成功 实施了“核电阀门”、“智能化应急快速切断阀”、全自动水封逆止阀”国家级火炬计划项目和 “非金属硬密封球阀”的国家级星火计划项目。拥有实用新颖专利2 9 项，还有4 项发明专利 和1 4 项实用耨颖专利处予受理状态。 三缨设计软件s o l i d w o r k s 在乎串通公霹豹设诗部f 1 唐耀已经将近2 年，薅在挖之前神通公 司一寓使用= 维c a d 设计软件，并且设计人员的设计思维已经固定在_ = 位的模式中，因此 在使用兰维软件设计实践中，产品设计人员感受到该软件在直接使用中存在的一些问题，这 些问题直接影响到了设计人员的设计效率和工作积极性，因此产生了对该软件进行= 次开发 以适应神避公司应用的需求。在产鑫盼密封缝检测中，以往根少采用c a e 的方法，褥基本 上采箴的燕璇坏性试验等方式，这样会造成产品的设计周期延长、成本增加等问题，在众韭 竞争等因索的要求下，随着计算机技术及c a e 商用软件的发展，神通公司产生了在设计过 程中增加有限元分析技术的迫切需求。本论文研究的课题正是在这一背景下进行的。 1 3 2 谋题研究意义 在神逶公司s o l i d w o r k s 软件的使用过程中，笺现在该软 孚直接爝予产品馥设计过程中存 在一系捌的问题，在进行产品设计过程中修改调整的工作量较大。s o l i d w o r k s 作为一个大型 的商业化兰维设计软件，功能强大，但在使用中出现不遗应于企业具体需求的情况在所难免。 经过分柝，这是蠹于不同的企业有不同的产县，各个企她昨设计方法、产品结构都是不相同 的。瑶s o | i d w o r k s 是商效纯的c a d 软传，所有商业纯的软件都属于带商共性特征的避用牙 发工具，憝针对一个或多个行韭、多种确户而开发设计的软件系统，这类软件功能标琅、模 块设置相对规范化，注煎的是通用型。对于使用的企业来说，不可能从软件公司买到宪叠适 合企业所有产品设计需要、能完成企业所有设计目的的一个通用软件。 裔嗣大型遘用软锌注熏遘翅型丙忽晦企韭个性需求酌特点，使褥黠予众韭产晶特点盼较 件二次开发十分必要，这种针对企韭转定翔标所进行的= 次开发主要解决帮满足企业个性化 工程设计的需要。 在神通公司的产品设计中，大量产品都是系列化的，同一系列的产晶在结构功能上都存 在相同魔，帮使不同的产鼯系剐中也有锻多楣类似的零佟。这样，不网的设计者进彳j ：不嗣的 产品设计辩却可能要迸幸子相嬲静设计操俸。对于$ o | i d w o r l 毡酌二次并发畿够减少戴类鲶重 复劳动，参数化设计模块完成后，可戳便系列化的产晶更加容易设计，而无需每一个产晶都 重新设计，能够有效地减少蓐复劳动，实现资源信息共事，使设计人员投入更多时间到产品 创薪中。提高产品系列化、标准化的程度。由于在引进s o l i d w o r k s 之前，神通公司的设计 匿纸都憝从二维c a d 图纸开始，并虽现在大量的工作仍然需要使用原奄钓工程鹫纸，因虼 对于s o l i d w o r k s 工程圈功能的开发可以太大豹增热工程设计人员的工作效率。在本次= 次 开发中把工程图纸中需嚣的设计辅助工鼹如标准公羞鹰询，钣金展开尺寸查询等模块嵌入 到s o l i d w o r k s 软件中，以体现智能化的产品设计。 有效敕= 次开发是一个c a d 软传发撵效能的关键环节。缀多企业引进国外c a d 骏停 系统，餐往往并不熊谨软传褥到充分利爝，套韭对c a d 豹投资并没有达到预鬻静效巢，主 要原因就是企业未进行系统应用设计方面和管理方面的有效的二次开发。在神通公司的阀门 的设计过程中，通过= 次开发所设计的程序，可以让设计者在输入所需要的设计条件质，自 动绘制出阀门立体的实体图形，在王程图的应用上，可以遵避二次开发的捶件使用，极犬盼 提高工程设计人员豹工馋效率，将繁琐的嚣复惶鲍劳动交给电脑去楚瑾。可以说遥瘸大型 c a d 软伟没有经过本士亿的二次开发就没有真正意义上的软件有效运搠； 通过该课题的研究，对于提升企业躲体阀组的设计效率，减少研发费用都有意义。从趸 4 髂一章绪论 深层次上讲，该项目的麟功实施可以帮助我国的阀门念l 走出骶水平模愤设计的。隧躐，蕻正 走上穰靠投术剑耨嚣发鼹乏路。这芷是率沧文研究熬燃遂意义和蜜辫价德搿整。 1 4 零谂文研究蠹察爱论文结构 根据本谍题实际设计及 自逋公司应用的蒜要，本文研巍内容主要遭过两个方面歼腱：是对 s o l i d w o r k - s 蘩野避蟹遣赢垒! 嗡塞雕赡二凌搿麓，这窘除奎蘩毫搔；烟气援翻阕组豹参羲德鼗鬻模 块魏搿发 酬黼慨互貔鞫建闱，雹橱正稳整纸叠数骥攫麓用户诧定京l 开袭，尺寸公矬纛谗爱 标滋模溆的辩凝，插入檄辘窿、形谴公麓样浅解模块的开蓑；镀金功髓幞块酶开发，包播锤袅件 的展开鸯询及转化零搏为踱袅悻并展开横决的开发；二魁针霹阀体设计中的密静牲能，巢阕 a b a q u s 软件进行非线性商5 愀触分析，遇进这一分轿的踌果赋在嚼f 1 设计申的密封墼德壤标 准给鑫攒譬懑晁。 率殳装释究章，毯撩缝谂丧蠹。露一露戆论主要奔绥c a d 二竣开发藤鬏震、有鞭元势褥静 发展、本课趣的研究背荣、离义及论文研究内容等；第= 颦室要介绍本次：敞开发的对象烟气接 口阀门组的模烈特点、功8 分析，在此基础上给措了本文三敬开发的总体蠖划，最后谴黉舟缓本 文二次耩笈捷用的e 艚警蠹黼谴蕊昭瓣搿发流程彝删嚣美概念；露三蠢莛翼簿弱鞴镪送 行漉气接蕊鞠孵题参数畿漤诗骥疑蕊哥袋过糕，在渡章串详辱费缀了参数纯设计模块的寰毽方 法；第蠲辇避特对s 。4 i d 聃鼢蜒的_ 二程匣功镌和顿金功能的增值开发过程 筛最章是阀门设锌美键 音啦的密封矬有限元分析；蘸六章为全文的总结和展望。其中第三、第图、撩五章为本囊磷究豹 棱心部分。 1 5 本耄小结 对c a d 软件系统的= 凌开发随簧商用大型软侔酶基鼗整惩和企、监的健腾嚣求越来越褥螨l 户黢重横。c a d 竣辫酹：豫蠢蕊已经蹴为毙整黪e 硒庭增建程审不霄或静漪一个簦戚裁势。在 产品设诗串q 程f o 墟熬炼卺幢瘸是观谯产灏设计的一个熬点耜赡赢。零牵势折了c a d 二次开 发翦菠展和现状，有限煎搜爨发箍枕况，站台神遁公i 3 驰项目需求，论述丁本课题的背蒙，薹 析了课题研究躺理论价德辩实戏意义，最屠给如了本论吏随赣体结构。 s 第二：帝c a d 系统= 次开发关键技术分析和整体框架设计 第二章c a d 系统二次秀发关键技术分析和整体框架设计 神通公司目前c a d 设计中使用的兰维设计软件为s o l i d w o r k s2 0 0 6 。s o l i d w o r k s 是一套 基于w i n d o w s 的c a d c a e c a m f p d m 桌面集成系统，是由美罾s o l i d w o r k s 公司在总结和 继承了大型枫械c a d 簸释的基础上，在w i n d o w s 环境下赛瑷的第一个机壤三维c a d 较件， 于t 9 9 5 荦n 舅醑制成功。它全面采耀j # 金约束的特征建模技术，其设计过程全相关性，可 以在设计过程的任何阶段修改设计，同时牵动相关部分的改变。s o l i d w o r k s 功能强大，但也 并不是十全十美的，不可自完全满足特定企业的特殊要求。例如，由于该软件是外国人写的， 不适台中图的国栝( 查瑟搽趱栏、孵缯表、放大图的标注、截视图盼标渡、装配图静序号、标 题栏等) ，瞧没有适合我溪国标的标准伟痒。因此，为了逡舍特定企渡的特殊需求，形成企 业自己的特色，使s o l i d w o r k s 在企业中有效地发挥作用，并使常用的或重复的任务自动化， 提高效率，就必须对其进行本地化和专业化的二次开发工作。 神通公霹的主要产晶为大型阀门，这些阀门都为系列化产品，两裟型产品盼零瓤 牛结 梅和形状具有类议性，弱鼗在系剜产晶的歼发设计串，可班应用s o l i d w o r k s 软舞迸 亍参数 忧模块的设计，只要改变援型参数，该软件就可戮自动生成新的三维模燮。在企业的实际使 用中，需要使用本企业的零件图、装配图、工程图模板，同时大量的图纸仍然是以= 维的形 式出现，丽s o l i d w o r k s 在二维工程图的生成中很多设鬣与操作并不符台企业工程技术人员 的使用习镤窥要求，眈翔添如糖糙度标注、添细注释以及足寸的标注上，因此有必要锤黠这 些功进行企业诧的二次开发。阀门缝鹣零俘丈部分为镢垒零锌，s o l l d w o r k s 中自带的钣金 功能不能够完全满足企此实际生产的需鼹，因此有必妥对钣金功能进行描要的补充n 本章将首先研究s o l i d w o r k s2 0 0 6 二次开发体系，介绍s o l i d w o r k s a p i 的基本概念和二 次开发工其的选择，在她基础上给出本漂题二次开发的想体规划积系统撰粲a 2 1s o l i d w o r k s2 0 0 6 二次开发体系 s o l i d w o r k s2 0 0 6 _ = 敬开发体系主要内以下五个帮分缀成瓯 露2 - 1s o t i d w o r k s 二次开发体系 具体缀藏鄢势蠡国2 - 1 所示，包括； 撵佧系统：操作系统熊费管理组件对敷的注册信息。= 次开发得到韵插件对象将注册信 息写入注册袭，s o l i d w o r k s 在加载插件的时候，查找注册袭，得到插件所在文件路径，然后 6 东南失学硕士学位论文 根据文件路径加载文 牛。 s o l i d w o r k s ：$ o l i d w o r k s 是二次歼发的梭心。s o t i d w 融葛内蕺毒彼多a p i 对象，遮黪对 象提供胃二：二次开发的a p i 接霸，弼对s o l i d w o r k s 也是搔件集成的平台。 a p i ：a p i 是= 次开缴的关键，只有髓过a p i 才能调用s o l i d w o r k s 的功能。 开发工具：s o l i d w o r k s 支持v c 、v b 、v b a 、v c + + 、n e t 及其他支持c o m o l e 的开 发工具。 拯 串；摇佟是二次开发的结果，燕与s o l i d w o r k s 袋戏的功能模块，每一个捶俘帮将注 册信息写入注册表，供s o l i d w o r k s 调用。 在s o l i d w o r k s 的= 次开发中，通常采用的流程是： 创建s l d w o r k s 对象，实现和s o l i d w o r k s 应用程序的连接； 翱翔s o l i d w o r k s 提供豹鑫释a p i 遁数，打开文楼避褥掰需要黪擞穆零j 设置； 最嚣剁建的s l d w o r k s 及其绝对象绥粜程序，完成撼个流程。 具体流程如图2 - 2 所示，其中调用a p i 的二次开发程序是二次开发流程中的重点，般 是通过赢级编程语言对s t d w o r k sa p i 进行引用。根据a p i 对象结构和函数语法开发出包括 变量懿定义、数据静调用、分析幸 算、鬟耨生成模型等在悫程序，鞋免戏= 次并发的嚣隶。 卜西覆页 l - - - - - u 一j l 调用数据l | 截建8 d 谢。r 积 象b j 分析计算| 一| 截建8 d 谢o r 耐象 二二 二二爿完成8 二次开发| 调爝a p i 豹二欢开发裁序 图2 - 2s o l i d w o r k s 二次开发热体流程 对设计模块的数据接1 ：3 进行定义说明时，通过a c t i v e x 技术可以从s o l i d w o r k s 运行环 境乡 部对s o l i d w o r k s 避符搡作。二次开发的程序作为客户方，面s o l i d w o r k s 作为服务方， 程序可建立岛s o l i d w o r k s 备缓对象髂关联，另， 还必须在程序中通i 伊l 蠲”妇载s o l i d w o r k s 类型库，使识剐程序使用的s o l i d w o r k s 对象类型、属性和方法。 2 。2s o l i d w o r k s2 0 0 6a p i 介缓 在s o l i d w o r k s 软件中提供了一套完整的= 次开发接口a p i ( a p p l i c a t i o n p r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) ，用户可以用v i s u a lb a s i c 、v i s u a lc + + 或者其他支持o l e 的编稳语 言来对s o l i d w o r k s 避帮= 次开发，遇避遮一接口可以开发嵌入式功能模块以扩充原 s 0 1 d w 酬褥鲍功能，形袋罄户纯定割的s o l i d w o r k s 较馋袭统。下面篱簧介绍a p i 中凡个重 要静概念。 1 0 l e 、c o m 和a c t i v e x o l e ( o b j e c t l i n k i n ga n d e m b e d d i n g ) 是对象连接和嵌入技术的简称，该技术使应用程 事毵够遗避数据嵌入或链接豹方式来共攀数摇。含存嵌入或链接文档数据熬痊用程序被称为 容器程孝，提供文档数据编辑静应建程净删被称为服务器程序。 c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o r i e l ) 是组件对象模型的简称，c o m 的前身是o l e ，在o l e 2 0 中引用了c o m 。c o m 定义了标准的构建组件的方法，摄软件组件氨相通信的一种方式。 7 第二辩c a d 系统二次歼发关键技术分析和整体框架设计 它是种二进制盼网络标准，允许任意掰个组件互相通信，只要计算机是相连的丽不瞥它们 是在钟么计募辊上运行计葬，其要该撵 管系统支持c o m 面不管各计葵械运行的是仟么操作 系统，也不警该组件是蠲行么语言编写的。c o m 还提供了位置透明瞧，当编写组释时，其 他组件是进程内d l l 、本地e x e 还是位于其他计算机上的组件都无所谓。 a 州v e x 是以c o m 为基础，其中包括了o l e 技术以及应用于i n t e m e t 的多种技术。我 们可以把a e t i v e x 称之必o l e3 0 技术。宅使得不圊的进程，甚至于是嬲络上的进程。之闻 可褶互通信，劳显赣着多媒体方向发麓。a c t i v e x 是辩露良对象懿缀佟系统，其中包括了 组件软件的各个方面，有复合文档、自定义控制、o l e 自动化、交互应用程序脚本、数据 传送及其他分布式软件的相互作用。这姥组件对象为用户提供了各种不同的功能，使得不同 软件供应商提供的组件可在二进制闫进行相互连接和通信。对象通过接口实现组件之间及组 佟与系统之闯静攘互偿髑。在操俸系统滋行软传交互时，除了系统提供豹标准控砖l 步 ，o l e 控件是一个重要的组成部分。 a c t i v e x 是一种标准，利用这个标准可以使通过不同语言开发的软件构件在单机或网络 环境中相曩操作；同时，a c f i v e x 也是以组件对象模型为基础的开放技术的集合，它代表了 应用程序颓i n t e r n e t 静茅孛集成策略； a c t i v e x 控俘最常瘸的有三种：控箨( c o n t r a l ) 、自动纯服务器( a u t o m a t i o ns e r v e ) 藉 文档( d o c u m e n t ) 。a c t i v e x 控件作为一种可重用的组件，相当于一个封装好的代码模块， 通过其方法、属性、事件与应用程序进行通信。 2 。d l l 动态链按痒 d l l 动态连接库( d y n a m i c “磕l i b r a r y ) 是运 亍聍滋凑的可技行f 码秘数摇模块，用 它能节省内存、方便地避行应用程序中的参数传递和邋储、实现代码菇享、升级方便、且独 立于编程语吉。s o l i d w o r k s 允许用户建立独立的可执行文件、应用型动态链接库文件( u s e r d l l ) 及扩展型动态链接庠文件( e x t e n s i o nd l l ) ，d l l 是基于w m d o w s 程序设计的一个 翥重要觞组成部分。农建立应用程痔瓣霹执行文件聪，不登蒋d l l 链臻到程序孛，弱是 在运行时韵态装载d l l ，装载对d l l 较嫒射到进程魏缝缝空间串。在每次运乎亍s o t i d w o r k s 时，d l l 文件自动装载，操作方便。 3 s o l i d w o r k s a p i 接口介绍 s o l i d w o r k s 的a p i 应用编程接口是一个基于o l ea u t o m a t i o n 的编糕接口，s o l i d w o r k s 提镞了犬羹瓣o l e 对象以及这些对象耩拥有鲍方法和爝性，尾户可娃秘霜它并通道支持 o l e 编程的开发工具，如v b 、v b a 、c 、v c + + 、c 等工具对其进行二二次开发，通过在客 户的应用程序中对这些o l e 对象及箕方法和属性的操作，可以在自己开发的应用软件中实 现诸如生成奁线、构造实体、检查曲面参数等几乎所有的s o l i d w o r k s 软件的功能，建立适 合用户需爱鲶、专用的s o l i d w o r k s 功糍模块。 s o l i d w o r k s a p i 其有掰戳直接利耀s o l i d w o r k s 内棱代码；直接访闷s o l i d w o r k s 数据霹、 图形系统、几何造型核心；充分利用w i n d o w s 资源等特点。在对s o l i d w o r k s 的二次开发中， 工程人员实际做的一个很大工作就是对s o l i d w o r k s a p i 函数的调用，所以必须准确的理解在 编程串经常用戮静s o 懿w o r k s a p i 丞数豹对象、方