参数化设计的应用

4 参数化设计的应用

建立一个模型库是整个参数化设计的核心。这个模型库必须具备以下特点:

(1)涵盖水轮机的所有最新结构。

(2)使用者可以自由的调用各种结构型式去完成产品设计。即全部使用参数化设计。

(3)标准件模型库和各种符号库能够支持它。所以在建立模型库之前应完成标准件模型库和符号库的建立。

(4)标准图纸模板。

为建立这个模型库,必须对产品非常的熟悉,对所要设计的产品仔细的分析和研究。以座环蜗壳部套的参数化设计举例说明。

第一步,选择一个近期刚完成的座环蜗壳图纸作为所有工作的基础。

第二步,要建立一个骨架模型。建立骨架模型时需要考虑到将来驱动它的主要参数,而且模型的基准一定要统一,尽可能的避免多建绝对坐标系。推荐使用导水机构中心线为模型的惟一绝对坐标系。这个坐标系将贯穿所有模型装配。

第三步,建立布局文件,即layout file。在这个文件中,需要设定一些参数,这些参数将驱动骨架模型。比如座环固定导叶的高度、数量,环板的厚度,蜗壳各个截面的半径以及到机组中心的距离等,这些都是变化的,而且重要的尺寸都要作为参数。

第四步,建立布局文件和骨架模型之间的联系。简单地说就是在它们间建立关系式,将布局文件中设定的参数值赋值到骨架模型中各相关尺寸。这样一来,改变了参数值就相当于改变了骨架模型的尺寸。PRO/E软件提供了该项功能:Relation。

到此,已初步建立了参数化模型,但不能说已完成任务。这时候需要考虑座环蜗壳的结构。比如说,在蜗壳的进口截面中,关于第2截面:一种是与机组的X轴平行;另一种是与机组的X轴成夹角。然后,考虑如何就这种可能去补充上面已建的骨架模型。

第五步,将所有目前通行座环蜗壳的结构添加到骨架模型中。这一步是非常重要的。完成的好坏将直接影响能否顺利实现座环蜗壳的参数化设计。因为每一个项目的水力设计基本都不一样(相同的也有),所以往往结构上会出现差异,因此必须灵活地调用各种结构。在进行座环蜗壳的结构设计时,从中体会建模的思路有以下几方面:

(1)蜗壳的进口轴线与机组Y轴是否平行。该参数的设立是为了保持与真实位置一致,同时也保证了图纸上能反映出来。

(2)蜗壳进口第2截面的位置。

(3)蜗壳每一个截面上的分段。分段是根据计算得出的。机组之间都有可能不同,但可以找出相同的地方。分段的方法是一样的,只是分段的数量不一样。通常有这样几种可能:7段、5段、3段,就分段数量设定参数。在这个参数条件下,再对焊接的可能型式设立参数(应考虑运输条件的限制)。但对于小机组来说,通常蜗壳不分段,故要对分段和不分段设立参数。当然,各段的板厚也有相应的参数。

(4)对于蜗壳延伸段,应对延伸段与引水钢管的不同连接方式设立参数。延伸段的本身分段、焊接都应有相应参数控制。

(5)蜗壳进人门、测压头的布置参数。

(6)设立蜗壳支墩在每截上的数量、型式等相关参数,有时也可以使用混凝土支墩。

(7)设立座环的结构型式参数,如箱式座环、平板座环等,包括分瓣。

(8)设立座环导流环的结构型式参数。这里有可能是直接将平板座环的上、下环板加工成导流环。

(9)对于固定导叶,应该就数量设立参数,同时应考虑特殊固定导叶(小导叶)的存在。

(10)对于基础环与座环的连接方式设立参数。有焊接和把合之分。如果是把合结构,那么基础环将作为一个单独的部套设计,可以在这里不予考虑。如果是焊接,必须考虑在运输条件限制下的不同焊接结构设立不同参数。这种情况下,尾水锥管的不锈钢段有可能直接焊在基础环上。与此同时,还要考虑基础环与底环的连接形式。

上面所考虑的基本上能包含目前通行的座环蜗壳结构,对于细节的考虑,由读者根据实际情况来定。上述的结构大部分是相互嵌套的。所以在设定参数时要考虑各个参数的起名。参数起名的原则就是好记、好懂。在繁多的参数中,如果参数的名字能直接告诉你它代表什么,那将会省去建模者很多的时间。建议在进行参数设置时,预先勾画好参数建模的流程图,将各个参数标明,并保留好这张流程图。根据流程图完善布局文件和骨架模型之间的联系。PRO/E软件提供了将各种参数相互嵌套的功能:Program。

第六步,调试骨架模型。所谓调试就是在布局文件中任意修改参数,换句话说就是任意改变座环蜗壳结构。骨架模型能否成功自动生成是这一步的惟一判断标准。如果失败,你就必须根据流程图修改骨架模型直至成功再生。

第七步,建立模型。骨架模型调试成功后,就可以根据骨架去建立不同的模型。这一步的关键就是所有模型的建立都必须严格以骨架为参照。这样一来,骨架就能驱动模型改变。

第八步,建立图纸模板。读者可以根据自己所在公司的习惯建立图纸模板。将公司的司标、设计日期等添加到图纸模板中。将零件的重量直接提取出来,包括总重量。

在建立模型的时候,应考虑到图纸。例如,座环的主剖面图,建立模型时就将基准面作为将来主剖面图的剖截位置。

图纸模板建立后,对于新机组的运用,基本上不用做太大的修改。这样一来就省去了重复制图的时间,节约了设计成本,而且准确率大大提高。设计者可以将实体图直接放在图纸上,更有利于表达设计意图。设计者可以自行决定实体图如何显现。

完成了上述的几个步骤,基本上就完成了整个参数化设计工作。由于建模时已考虑了各种结构类型,因此基本上可以应对各个水轮机合同的不同要求。即使是刚参加工作不久的人员,在主管工程师的稍微指点下,也可以快速完成工作,甚至是大的部套设计。不过这反过来就要求建模的人员比较熟悉产品结构和PRO/E软件。