CAD技術在各行各業的應用徹底改變了傳統設計模式，創造了巨大的社會效益和經濟效益。目前，CAD技術已從單純的繪圖工具走向集成化CAD/CAM階段，支持產品設計製造全過程。據統計，工廠產品設計應用CAD技術後縮短設計周期1/3至2/3，提高工效3～10倍，產品設計的一次成功率顯著提高，企業在製造技術上有了很大發展，向現代化製造業前進了一大步。但是,石油行業乃至全國生產閘閥產品的絕大多數廠家長期以來采用半經驗、半理論的傳統設計方法，產品性能和交貨期都不能滿足用戶要求，影響了產品的市場競爭力。
功能設計
閘閥CAD/CAM係統應麵向市場，滿足用戶需求，同時要利用現有成果，利用CAD/CAM係統實現設計與製造信息流的集成，為管理信息流提供依托，為CIMS走向中、小企業打下基礎。所以根據未來的發展趨勢，設計的閘閥CAD/CAM係統是一個基於網絡的開放係統，並應具有如下三大功能。
1.優化設計與有限元分析功能
zhafadeshejishijianlizaixiliemoxingjijichushangdemokuaihuasheji，shejijisuanbaohandeneirongbijiaofuza，yaoqiujingdugao，shiyongfanweiguang，yinciyifangmiancaiyongjinnianlaiguoneiwaixianjindekeyanchengguohexindeshejijisuanlilun，tigaozhafadezongtixingneng，shixianzhafachanpindegengxinhuandai，manzuyonghudeyaoqiu；另一方麵采用優化設計和有限元分析等現代化設計方法，建立具有優化處理能力和結構分析的高效、實用的設計計算模塊。
2.參數設計與自動繪圖功能
由於聯接形式的改變和壓力等級的不同，閘閥結構形式也是各種各樣的，用戶的設計參數和要求不同，結構隨時發生變化。為保證CAD係統的先進性實用性，模塊采用了參數化構造形式，主要有如下內容：
(1)CAD係統的結構設計
為了提高產品的先進性，合理地分配和利用計算機資源，把閘閥分成“可變”和“不變”兩種處理方法。所謂“可變”，是指隨設計方案的不同而發生變化的部分，如閘板、閥座等非標準件。這部分設計和參數繪圖的方式自動完成，計算機自動處理來確定結構形狀、尺寸和大小。而“不變”部分是指相應的標準圖形庫，以滿足各種設計方案的需要
(2)參數繪圖子係統
CAD係統除了能自動完成各種所需的圖形外，還能自動確定各零件在總裝圖中的位置、裝配關係及自動進行尺寸檢驗，最後用繪圖機輸出整套設計圖紙。在這個子係統中動態圖庫是核心，它包括係列閘板、閥座、手柄等20多種不同規格的零部件圖庫，以保證隨時方便可靠地完成閘閥總裝及零部件的設計與繪圖。
3.CAM功能
CAM模塊在進行零件結構細化、生成零件生產圖的同時，自動產生CAM所需的結構數據和工藝信息，自動生成NC加工代碼、工時定額、生產計劃、資源需求等，並設計了NC加工代碼的模擬仿真與開發，以便加工前對實際走刀過程和刀具軌跡進行仿真，避免加工過程中產生的各種損壞情況，實現CAD／CAM的信息集成。
係統結構
為滿足以上三大功能，筆者將閘閥CAD/CAM係統分為五個模塊。
1.設計計算模塊
引用世界新的理論和先進的科研成果，下掛一個具有20多種算法的優化設計平台，可以使原來20多天的設計周期縮短到30分鍾左右。
2.分析模塊
采用美國MARC公司較先進的MARC非線性有限元結構分析理論和方法，建立先進的且具有前後處理功能的結構分析模塊。
3.動態圖庫模塊
進一步完善產品的“三化”，在“三化”基礎上研製開發出具有智能化水平的產品，形成以參數設計和參數繪圖為主的閘閥動態圖庫。
4.CAM模塊
利用NC代碼技術和數控仿真技術研究數控機床的後置處理程序及主要零部件NC代碼的自動生成，並通過對NC代碼的仿真，確保加工質量。
5.動態數據庫
使各個模塊聯成一體，實現各個模塊之間的信息實時傳輸、調用，與各個模塊一起構成CAD/CAM係統。
根據廠家具體的產品結構和要求,建立的閘閥CAD/CAM係統結構如圖1suoshi。qizhongshejijisuanmokuaijiejuelebutongguigedezhafagelingbujiandeyouhuashejijisuan。tukumokuaiyoufenweibaohanguobiaojianhechangbiaojiandebiaozhunjiankuhefanyingzhafatediandefeibiaozhunjiandetuxingku。shujukumokuaicunfanggeleishejibiaozhun，fuzeshejishujuhetuxingshujudeguanli,並實現實時動態數據交換［5］。
閘閥CAD/CAM係統的工作流程和工藝信息聯係如下：
(1)利li用yong優you化hua設she計ji模mo塊kuai和he有you限xian元yuan分fen析xi模mo塊kuai進jin行xing閘zha閥fa整zheng體ti優you化hua方fang案an的de設she計ji計ji算suan和he結jie構gou分fen析xi，得de到dao閘zha閥fa的de結jie構gou方fang案an及ji性xing能neng參can數shu，並bing將jiang各ge設she計ji參can數shu存cun入ru數shu據ju庫ku。
(2)根gen據ju閘zha閥fa設she計ji方fang案an的de結jie構gou參can數shu，係xi統tong自zi動dong進jin行xing閘zha閥fa及ji其qi零ling件jian的de參can數shu化hua結jie構gou設she計ji，並bing自zi動dong繪hui圖tu，完wan成cheng閘zha閥fa零ling部bu件jian圖tu紙zhi的de繪hui製zhi，在zai此ci過guo程cheng中zhong係xi統tong自zi動dong將jiang各ge零ling件jian的de結jie構gou參can數shu存cun入ru數shu據ju庫ku。
(3)完成閘閥總體的預裝配，並檢查正確性。
(4)自動完成閘閥各類零部件的結構細化，自動生成各類零件生產加工圖，並為CAM提供各零部件的結構和工藝信息。
(5)根據工藝指令,CAM模塊從數據庫中取出各零部件的結構工藝信息，自動生成零部件的NC加工代碼，將NC代碼傳至數控加工中心即可完成零部件的加工。如有必要可對重要零件的加工代碼進行仿真，以檢查其正確性。
閘閥零件的參數化設計
閘閥屬於多品種、多規格、係列化的產品，每種閘閥按公稱壓力分為不同係列，現有14、21、35、70、105、140、210、400MPa等8個係列，每一係列按傳動方式、連接形式、結構形式等分為不同型號；每種型號又按口徑大小分為不同規格；每mei種zhong閥fa門men的de圖tu紙zhi都dou在zai百bai套tao以yi上shang。盡jin管guan同tong一yi類lei閘zha閥fa有you不bu同tong係xi列lie的de產chan品pin，同tong一yi係xi列lie的de產chan品pin又you分fen為wei不bu同tong型xing號hao，然ran而er每mei一yi種zhong型xing號hao的de結jie構gou基ji本ben相xiang同tong，隻zhi是shi具ju體ti尺chi寸cun不bu同tong。具ju體ti型xing號hao的de閘zha閥fa，標biao準zhun件jian占zhan有you很hen大da比bi例li，以yi355.6mm(14英寸)Z40H―150楔式閘閥為例：國標件有10件、廠標件有11件，標準件共有21件，占總零件數的75％左右，所以采用參數化造型的設計方法能很好地完成閘閥產品的設計繪圖工作。
在Auto CAD R14環境下，用其二次開發語言，開發了一個可直接掛接於Auto CAD菜單樹上的參數化設計模塊，它采用獨立於Auto CAD交互式工作環境的零件模型全參數化設計方法，模型參數之間的約束關係計算完成後，調用AutoCAD功能函數完成零件的設計與繪圖工作。具體實施時，用戶將圖形的尺寸與一定的設計條件(或約束條件)相xiang關guan聯lian，即ji將jiang圖tu形xing的de尺chi寸cun看kan作zuo是shi設she計ji條tiao件jian的de函han數shu，當dang設she計ji條tiao件jian變bian化hua時shi，圖tu形xing尺chi寸cun便bian會hui得de到dao相xiang應ying的de更geng新xin，所suo以yi運yun行xing時shi隻zhi需xu輸shu入ru少shao量liang主zhu要yao參can數shu(指決定閘閥零件圖形的特征參數，圖中其它尺寸關係由此參數指出)，由計算機自動計算圖形之間的尺寸關係的數據，自動設計並繪出圖形。圖2是參數化設計閥座的一個實例，圖中d0是主參數即設計參數，r0為關聯參數，其它參數均可根據這二個參數計算出來，設計的閥座圖可利用基點和控製節點技術繪出。
數控編程與仿真
係統可以根據零件結構設計、工藝設計所提供的幾何、工藝及製造信息自動進行NC程序編製，並進行加工仿真。進行數控編程時，應根據零件的特征去選取粗切削的形式。係統提供了橫向粗切削循環、縱向粗切削循環、等輪廓粗切削循環三種方式，用戶可根據零件的實際形狀選取一種粗切削循環方式。然後係統要求用戶輸入存儲NC程序的文件名稱，係統推薦擴展名使用*.CNC。
在生成NC程cheng序xu時shi，係xi統tong將jiang顯xian示shi出chu所suo推tui薦jian的de粗cu加jia工gong切qie深shen和he進jin給gei量liang以yi及ji精jing加jia工gong的de加jia工gong餘yu量liang，供gong現xian場chang操cao作zuo人ren員yuan參can考kao，如ru果guo認ren為wei所suo推tui薦jian值zhi與yu現xian場chang的de實shi際ji情qing況kuang不bu太tai符fu合he，則ze可ke以yi進jin行xing修xiu改gai，然ran後hou即ji可ke自zi動dong生sheng成cheng滿man足zu要yao求qiu的de零ling件jianNC程序。
NC程序生成後，需要進行加工仿真以驗證NC程序的正確性和有效性。本係統是通過在毛坯上顯示NC程序的走刀路線來進行刀具軌跡的檢驗的，實現加工前的靜、動態仿真。係統提供靜態輪廓、靜態檢查（刀補軌跡）、實時動態等三種仿真形式。
靜態輪廓仿真要求操作者輸入軌跡畫線間隔時間和圖形標尺，以控製畫圖的速度和尺寸；在靜態輪廓仿真的基礎上，如考慮了刀具半徑補償和刀具長度補償所構成的刀具運動軌跡就是刀補軌跡的靜態檢查；實時動態仿真則是完全模擬實際加工過程，將加工時刀具中心運動的實際軌跡動態地顯示在屏幕上。
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