高晓亮,米 沛,颜 强
(东方汽轮机有限公司,四川 德阳 618000)
在发电机组中,凝汽器是1种零件繁多、结构复杂、尺寸庞大的热交换器,有各种管道及仪表与之相连。在机组建设中,凝汽器的交货期制约着整个电厂的建造进度,随着电厂建设周期的不断压缩,对凝汽器的采购和制造周期,提出了更严苛的要求。因此,传统的二维软件设计已不适应快节奏的要求,制约了制造厂家报价的及时性和准确性,也影响了产品的交货期。现利用Inventor三维设计平台,通过实践和摸索,提出了参数化的三维设计方法,从根本上解决了二维设计时的诸多问题。
利用Inventor三维绘图软件,将凝汽器的结构设计与三维建模相结合,在建模前,将凝汽器的结构数据直接导入三维软件,从而可直接得到相应的三维模型及二维图纸。此种方法不仅能快速得到三维模型及二维图纸,还能保证各个零件尺寸的准确性,同时,可确定各零件相互之间的装配关系。
利用参数建模的方法,是让平面参数与三维模型的参数建立联系,仅更改参数表中的结构参数,便能得到所需三维模型。Inventor软件具有参数化设计功能,可先建excel表格,预设所需的各项参数,并将凝汽器的设计参数分为定型参数和定位参数。定型参数是用于调整零件模型的大小,定位参数是用于调整零件之间的装配关系。凝汽器的定型参数,主要是管板的外形尺寸、管板厚度尺寸、凝汽器换热管的有效长度以及隔板间的跨距等。部分零件的定型参数,可根据其他零件参数值,再通过计算后间接得出。隔板的长度和宽度参数,可通过管板的长宽计算得出。其他结构参数,如换热管有效长度等,也可根据需要在后续计算中添加。已输入凝汽器参数的参数表,如图1所示。
图1 凝汽器的参数表
在参数表中,可用不同颜色区分定型参数、定位参数、关键参数等,此外,通过有效长度的计算,可得到边跨距、中间跨距及隔板数。根据计算得到结果,再进行凝汽器的结构计算,并对跨距进行校核,以确定最终的跨距长度。
图2 插入参数表的界面
将参数导入后,再建立零件的模型。首先根据管板的长宽数值,建立管板草图,如图3所示。然后将长、宽及厚度尺寸关联为excel参数,如图4所示。
图3 建立管板几何尺寸
图4 参数关联管板尺寸
按照软件界面的操作要求,依次将管板的长、宽、高等参数设为关联,然后保存零件草图。如此设定后,仅需改变excel表格内的参数,就可得到不同管板的外形尺寸。操作时,应先更改excel表格内的参数,保存之后进行零件更新,零件模型的尺寸就会随之改变。
将单个零件的三维模型全部建成之后,就可进行模型组件的装配。首先,要明确各零件的装配关系参数,确定之后,将各参数在excel表中列出。现以隔板与管板的装配为例,对组件的装配方法进行说明。在Inventor中新建装配视图,同样,需导入预设参数的excel表格。在装配视图中插入参数表的界面,如图5所示。
图5 在装配视图中插入参数表的界面
图6 约束关联参数
插入参数后,分别导入管板、隔板的零件模型。装配约束时,选择需执行的约束参数,分别进行约束操作。隔板与管板的间距,即为界面中显示的“边跨距”、“中间隔板上边缘与管板上边缘距离”、“中间隔板外侧边缘与管板外侧边缘距离”等,如图6所示。按此方法,完成所有零件的参数化约束装配。由于整个凝汽器的零件数量较多,需要进行大量的参数输入,对于部分不是很重要的参数(如管板接颈的长度等),可以先给定值,在后期设计中,还可根据需要调整参数。
当装配视图完成后,再根据设计需要,在excel参数表中设置好定型零件和定位零件等参数之间的函数关系,随后就可通过输入不同的参数,得到不同的凝汽器三维模型。通过改变excel表格中的参数,得到了不同的管板长宽尺寸及换热管有效长度的三维模,如图7、图8所示。当改变换热管有效长度、管板尺寸等参数时,参数表中隔板的尺寸、跨距、数量等相应参数, 将根据预设的函数关系发生相应变化,与此同时,凝汽器的三维模型也会发生相应的变化。
图7 有效长度9 500 mm三维模型
图8 有效长度18 000 mm三维模型
在Inventor软件中,可将三维模型投影产生二维视图,当三维模型修改后,二维视图也随之变化。首先,在Inventor软件中新建idw工程图纸,将建立完成的三维模型,在工程图纸中投影出所需视图,然后根据需要,建立不同的关联视图,如半剖、全剖或局部视图等,如图9所示。在建立剖视图时,应将剖面符号的位置与视图进行固定,防止视图在变化过程中改变剖切位置。
图9 投影产生的二维视图
二维视图完成后,需对图纸添加尺寸标注、零件序号、焊接符号、加工符号等。在添加零件序号时,可利用Inventor软件中自动添加零件序号的功能,根据需求,再调整符号的位置。Inventor软件还提供了自动生成明细表的功能。在明细表中,已自动汇总了零件序号、数量、材料、重量等信息。汇总后的视图明细表,如图10所示。另外,插入明细表时,可根据需要对明细表的表头进行编辑,选择所需的表头名称。
图10 视图明细表
在设计前,利用Inventor软件中的参数化功能,建立产品信息数据库,在后期,只需更改部分参数,就可得到不同的三维模型及二维图纸。参数化设计与传统设计方式相比,能够大大缩短设计周期,尤其在项目投标阶段,能快速地计算投标设备的重量,帮助营销人员精确测算投标报价,从而有效地提高了产品在市场上的竞争力。