攪拌混合設(shè)備三維參數(shù)化 CAD 系統(tǒng)的研制

攪拌混合設(shè)備在食品工程、化學(xué)工程、生物工程等行業(yè)中使用非常普遍，它們對(duì)工藝效果、產(chǎn)品質(zhì)量有著重要影響。隨著生產(chǎn)工藝的逐步完善和成熟，攪拌混合設(shè)備的工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)型式等趨于穩(wěn)定，特別是在工藝操作條件相同僅處理量不同的情況下，這類設(shè)備往往只是外形尺寸、容積、功率大小的差別，設(shè)備的裝配結(jié)構(gòu)、零部件數(shù)量及種類基本相同。這就為攪拌混合設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和模塊化設(shè)計(jì)提供了必要條件。本文簡單介紹一下攪拌混合設(shè)備三維參數(shù)化 CAD 系統(tǒng)的研制情況。

一、構(gòu)建知識(shí)數(shù)據(jù)庫

（1） 單元操作模型的確立和完善

對(duì)攪拌混合設(shè)備在整個(gè)工藝流程中所起作用做定性分析，并建立起該設(shè)備的數(shù)學(xué)模型。

（2） 設(shè)備裝配結(jié)構(gòu)的確立和完善

設(shè)備的工藝用途確定后，就可對(duì)設(shè)備的裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定和完善。常見的攪拌混合設(shè)備一般包含有如下部件：筒體、封頭、傳動(dòng)裝置、攪拌裝置、軸封裝置、接管、附件（手孔、人孔、視鏡等）。

二、系統(tǒng)流程規(guī)劃

攪拌混合設(shè)備的具體設(shè)計(jì)大致包含工藝計(jì)算、設(shè)備設(shè)計(jì)和工程繪圖 3 個(gè)階段。如下圖：

三、設(shè)備設(shè)計(jì)模塊

工藝計(jì)算后的設(shè)計(jì)方案作為設(shè)備設(shè)計(jì)的原始條件。首先從工藝模型數(shù)據(jù)庫中檢索確認(rèn)和完成總體結(jié)構(gòu)，再結(jié)合設(shè)備設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行具體的零部件設(shè)計(jì)，主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： 筒體和封頭設(shè)計(jì)、攪拌裝置設(shè)計(jì)、傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、軸封裝置設(shè)計(jì)等。設(shè)計(jì)得到的結(jié)果保存到設(shè)計(jì)報(bào)表中，后續(xù) CAD 繪圖模塊從中讀取有關(guān)數(shù)據(jù)，繪制或自動(dòng)生成設(shè)備工程圖。具體流程如下圖：

四、實(shí)例圖形數(shù)據(jù)庫

在具體的設(shè)計(jì)過程中，往往已經(jīng)積累了大量的圖紙資料，因此，除了整理完善相關(guān)工藝數(shù)學(xué)模型和力學(xué)模型外，系統(tǒng)還要構(gòu)建實(shí)例圖形數(shù)據(jù)庫。實(shí)例圖形數(shù)據(jù)庫及相關(guān)功能模塊相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)置的 PDM 系統(tǒng)，同一工況下已有的圖紙不必再重新生成，甚至不必重新設(shè)計(jì)，直接通過有關(guān)接口檢索并調(diào)用即可，而全新設(shè)計(jì)的設(shè)備也可通過該數(shù)據(jù)庫調(diào)用諸如電機(jī)、減速機(jī)、攪拌槳葉、機(jī)架、聯(lián)軸器、密封件、法蘭等標(biāo)準(zhǔn)圖形，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，完成的圖紙又能作為新實(shí)例添加到實(shí)例設(shè)備數(shù)據(jù)庫中，充分利用設(shè)計(jì)成果，避免了多次重復(fù)設(shè)計(jì)。

實(shí)例圖形數(shù)據(jù)庫既包含了可以直接調(diào)用的成熟設(shè)備圖紙，還包含有參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)圖形庫，并和相關(guān) CAD 系統(tǒng)自身的圖庫如資源中心等有機(jī)結(jié)合。參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)圖形庫是基于三維 CAD 系統(tǒng)創(chuàng)建的。這種參數(shù)化的三維圖庫可以做到“一次創(chuàng)建、常久使用”，而在其基礎(chǔ)上創(chuàng)建、

生成的三維零件模型或裝配體，又可以在 CAD系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行初步的有限元分析或動(dòng)力學(xué)分析，必要時(shí)也可輸出到 ANSYS 進(jìn)行更深入的分析。

五、結(jié)論

攪拌混合設(shè)備 CAD 系統(tǒng)基于知識(shí)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了工藝計(jì)算、設(shè)備設(shè)計(jì)和繪圖的流程化和標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)效率比一般的設(shè)計(jì)手段更高，也易于保證設(shè)計(jì)質(zhì)量；設(shè)計(jì)結(jié)果能夠保存到知識(shí)數(shù)據(jù)庫的機(jī)制提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，減少了重復(fù)設(shè)計(jì)的工作量。實(shí)例圖形數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用則實(shí)現(xiàn)了設(shè)備設(shè)計(jì)和繪圖過程的參數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，創(chuàng)建工程圖更加快捷、準(zhǔn)確。

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