高压干气密封的参数化设计

1、高压干气密封的参数化设计高压干气密封的参数化设计口王宏口马咏梅口柳建容四川大学制造科学与工程学院成都61OO65摘要:基于Pro/E的三维特征建模原理建立了高压干气密封的三维模型样本,利用Pro,rE二次开发工具Pro/程图的功能,从而提高了设计效率,为高压干气密封的优化设计及产品创新提供了基础.关键词:干气密封参数化设计Pr0/EPr0,1_OOLKIT中图分类:TH138.7文献标识码:A文章编号:10004998(2011)10003603干气密封技术是2O世纪60年代末在气体润滑轴术之一1.干气密封是流体动静压相结合的非接触式机械密封,是目前世界上最先进的高速透平压缩机轴干气密封.目前

2、国内掌握干气技术的企业相当少,对其参数化设计研究具有现实意义.干气密封主要结构形式有单端面,双端面,串联式及带中间迷宫串联式4种,图1为单端面干气密封结开发了高压干气密封的参数化设计系统,本系统最大收稿日期:2011年3月的特点是实现了利用设计参数驱动生成高压干气密封三维模型并输出其二维工程图的功能,从而提高了设计效率,为高压干气密封的优化设计及产品创新提供理系统在提升数控机床加工能力方面的重要作用.由本文可以看到,仅有先进的CAD/CAM系统和世界一流的数控机床,并不意味着就一定能加工出高分必要的.参考资料IntelligentCNCMachineTools,FrontiersofManuf

3、acturingll36l2011/10andDesignScienceJ.JournalofAppliedMechanicsandMaterials,2011,4447,557-561.2ICAMTechnologies.CAM-POSTv19.0UserManualz.ICAMTechnology,Canada,2010.3唐林.数控加工的后置处理技术J.新技术新工艺,2008(7):24-26.技术J.机械设计与制造,2006(12):171173.法研究J.制造技术与机床,2005(1):9-12.6刘雄伟,王增强,杨海成.五坐标数控加工后置处理J.组合机床与自动化加工技术,1994(

4、1):7一l0.7蔡永林,席光,查建中,五坐标数控加工后置处理算法的研究J.组合机床与自动化加工技术,2003(9):17-20.给速度优化J.机械科学与技术,2003(2):215217.固定循环的后置处理J.组合机床与自动化加工技术,2002(5):14(编辑小前)机械制造49卷第566期了基础.1高压干气密封参数化设计的基础高压干气密封参数化设计的理论基础之一是机械机械密封设计,非标准通用型机械密封设计,专用机械密封设计.为提高机械密封的标准化程度,在机械密封特性和使用条件,先选择型式结构和材料,再进行补偿环与非补偿环,辅助密封圈,弹性元件,传动机构及固定结构的设计2_.高压干气密封参数

5、化设计的另一理论基础是具,完成产品设计构思和论证,产品总体设计,零件设计,有关零件的强度,刚度等分析计算和图纸绘制等工作.所谓参数化设计是指通过改动图形某部分的尺寸,或修改已定义好的零件参数,自动完成对图形中相关部分的改动,从而实现对图形的驱动,以有效提高生产效率,缩短设计周期.参数化设计技术以约束造型为核心,以尺寸驱动为特征,通过草图设计,勾画出设计轮廓,然后输入精数时.几何关系保持不变.美国PTC公司开发的Pro/E软件具有单一数据库,全参数化造型,系统全相关,基于特征建模等优点.Pro,I1oOLKIT是PTC公司提供的专门用于对Pro/E进底层资源调用的库函数和头文件,并借助第三方编译

6、环境进行调试.用户可以通过编写C语言代码,编译生成应用程序,最后将应用程序与tro/E系统无缝集成,来对其现有功能进行扩展及二次开发.另外,利用Pro/TOOLKIT提供的菜单工具,交互用户界面32具可的使用效率.机械制造49卷第566期2高压干气密封参数化设计的实现过程Pro/E实现零件参数化设计主要采用以下两种方式:一种是基于特征元素树利用二次开发212具Pro/通过Pro,E交互环境直接创建参数化实体模型,在此基础上根据模型的设计要求,建立一组可以完全控制模型形状和大小的设计参数,此种方法能够实现复杂零部件的参数化设计.笔者拟采用三维参数化实体模型与程序控制相结合的方法实现高压干气密封的

7、参数化设计,即将常用的参数功能建立相应的设计参数和约束关系,Pro/TOOLKIT程序检索高压干气密封设计参数,供用户编封.实现快速设计.其过程如图2所示.在创建高压干气密封的三维模型样板之前,要确维模型样本能准确反映干气密封的基本特征.三维模型样本的完善程度决定了Pro/TOOLKIT零部件的截面轮廓施加相切,固定点,同心,共线,垂直及对称等全约束外,还必须正确设置控制零部件的设计参数以及建立设计参数与零件尺寸变量之间的关联关系.零件的三维模型采用特征添加法创建,建模过程带的关系式功能创建新的关系式,实现Pro/E系统自义参数后,利用Pro/TOOLKIT程序将外部参数传递给内部参数.实现模

8、型的再生.菜单是Pro/E的主要用户界面,Pro/TOOLKIT函数面中添加主菜单条:高压干气密封参数化设计及其下的子菜单(动环参数化设计,静环参数化设计,弹簧座参数化设计,端盖参数化设计以及轴套参数化设计),2011/10并为子菜单项设置动作,分别对应动环,静环,弹簧座,菜单部分代码如下:ProMenubarMenuAdd("UserMenu","添加新菜单","Utilities",PROBFALSE,UserMsg);/添加菜单条ProCmdActionAdd("命令三".fuiCmdCmdActFn)Usr

9、n_tanhuangbmpAction,uiCmdPrioDefault,TestAccessDefault,PROBTRUE,PRO_B_TRUE,&cmd_id3)设置菜单按钮的动作函数ProMenubarmenuPushbuttonAdd("UserMenu","按钮三","按钮三","按钮示例三",NULL,PR0一B_TRUE,cmdid3,UserMsg);/添加菜单按钮.指向弹簧座设计对话框.开发的菜单如图3所示.用户界面对话框(简称UI对话框)是二次开发工UI对话框技术设计出风格与P

10、ro,E系统本身具有的对话框相似的人机交互界面,本文UI对话框控制程序部分代码如下(以动环参数化对话框控制程序为例):Pr0uIDial0gCreate(dialog;dialog);11调入资源文件ProUIPushbuttonActivateActionSet(dialog,"OkButton",Usrn_rotat_ringOKAction,NULL);/定义按钮的激活行为ProUIDialogActivate(dialog,&status);/显示激活对话框,形成用户交互模式ProUIDialogDestroy(dialog)释放内存ProUIDia

11、logExit(dialog,o);/终止对话框图4为开发的动环参数化设计的UI对话框.Ul对话框主要由对话框资源文件和相应的控制环境装入对话框资源,显示对话框,设置动作和退出对后,用户即可通过菜单命令及控件按钮操作对话框实应三维模型更新及其工程图输出.2011/10要想以在对话框中输入数据的方式改变零部件三维模型,必须要实现双向数据面,三维模型样板中的参数能够传到交互界面,供用户修改;另一方面,用户修改后的新参数值要返回到三维模型样板以实现参数更新,进而实现模型更新.因此,编写程序控制部分源代码的关键是参数的传递.高压干气密封零部件工程图输出设计则采用定制模板和控制程序相结合的方法实现,定制

12、模板包括创建基本视图,选择视图显示模式,尺寸的显示设置以及系与模板一致,图框,标题栏完整,尺寸标注无重叠,无干涉,且布置清晰合理,符合国家标准.3结论生成的高压干气密封动环的二维工程图如图5所示.高压干气密封参数化设计的研究是一个新兴的课题,是密封设计发展的一个新的趋势,把CAD技术应用到高压干气密封的设计中能减少设计者的重复劳动,缩短新产品的开发周期,大幅度提高劳动生产率.本文在掌握高压干气密封工作机理及结构设计理论基础上以Pro/E为开发平台,采用Pro/TOOLKIT-0开干气密封参数化设计的实现能够使设计人员从传统,烦琐,重复的设计工作中解脱出来,从而有更多的精力工作效率和干气密封设计质