基于PPrroo//E的動態(tài)選粉機模塊化設(shè)計

王燁

動態(tài)選粉機作為目前主要的粉狀物料分選設(shè)備，因應(yīng)用條件的不同，會有很多形式，這給設(shè)計人員帶來了許多重復(fù)的工作量，所以合理的設(shè)計方法就顯得尤為重要。模塊化是指對產(chǎn)品設(shè)計出一系列通用的功能模塊，通過對模塊進行選擇和組合，以構(gòu)成不同功能或功能相同但性能不同、規(guī)格不同的產(chǎn)品，在滿足客戶需求的同時又因為模塊的通用性較強降低了制造和管理成本，該方法在工業(yè)設(shè)計上的應(yīng)用較為普遍[1-4]。筆者運用模塊化設(shè)計理念，對動態(tài)選粉機的結(jié)構(gòu)進行合理的模塊劃分，利用Pro/E分別對各個模塊進行獨立設(shè)計，不同模塊組合形成不同形式的動態(tài)選粉機，從而提高設(shè)計人員的工作效率。

1 動態(tài)選粉機的模塊劃分及設(shè)計

1.1 動態(tài)選粉機結(jié)構(gòu)及模塊劃分

圖1所示的是幾種常用的動態(tài)選粉機，此類選粉機從結(jié)構(gòu)上分為：殼體、回轉(zhuǎn)部分、驅(qū)動部分、導(dǎo)流葉片。

產(chǎn)品模塊劃分是模塊化設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，模塊劃分應(yīng)當遵循以下原則：模塊的功能和結(jié)構(gòu)的獨立性和完整性；模塊的連接和分離的便利性；合理的模塊劃分粒度；模塊的通用性好等[5]。根據(jù)這些原則并結(jié)合動態(tài)選粉機本身的特點，可以將其劃分為兩層模塊。第一層模塊：驅(qū)動模塊、殼體模塊、回轉(zhuǎn)模塊。第二層次的模塊是對第一層模塊的細化，具體見圖2。這樣劃分的模塊滿足了設(shè)計、制造、維修等多個方面的需要，如籠子是動態(tài)選粉機的核心工作裝置，關(guān)系到設(shè)備的工作性能，對其單獨劃分模塊，便于設(shè)計時直接更換籠子模塊，能夠使新設(shè)計的產(chǎn)品得到快速應(yīng)用；制造時，以模塊為單位進行生產(chǎn)，規(guī)格不同的籠子使用同一塊板材下料，能夠提高板材的利用率，節(jié)約成本；維修時，籠子是易損件，對單一模塊能夠快速更換，簡化了維修程序，降低了維修成本。

動態(tài)選粉機的形式多種多樣，進風(fēng)形式、喂料形式、出風(fēng)形式均不同，同一個部件要有不同的模塊，通過不同模塊的合理搭配，形成各式各樣的動態(tài)選粉機。圖3為常用動態(tài)選粉機的模塊構(gòu)成。

1.2 模塊的設(shè)計

圖1 幾種常見的動態(tài)選粉機

圖2 動態(tài)選粉機兩層模塊劃分結(jié)果

圖3 動態(tài)選粉機的模塊構(gòu)成圖

Pro/E具有參數(shù)化的優(yōu)勢，同時又提供了很好的設(shè)計平臺。Pro/E提供了Top-Down（自上而下）的設(shè)計方法，該方法先進行總體結(jié)構(gòu)框架設(shè)計，而后將信息傳遞到低層，各個零件并行設(shè)計，當頂層信息發(fā)生變化后，低層信息作相應(yīng)的調(diào)整，提高了產(chǎn)品設(shè)計的準確性，容易實現(xiàn)產(chǎn)品的參數(shù)化、系列化設(shè)計。Pro/E骨架模型是實現(xiàn)Top-Down設(shè)計方法的工具之一，筆者及同事在工作中運用該工具設(shè)計了粉磨系統(tǒng)中的多種設(shè)備[6-7]，證明了該工具的實用性。運用該工具對各個模塊進行設(shè)計的基本過程如下：

（1）在第二層模塊的asm總裝配圖中建立骨架模型，通過設(shè)置參考點、線、面來繪制骨架模型，對這些參考信息進行選擇性地發(fā)布幾何，如發(fā)布a、b、c……；

（2）在第二層模塊的asm總裝配圖中新建prt零件，如零件 1.prt、2.prt、3.prt……，這些零件分別復(fù)制幾何，即零件1、2、3分別得到了發(fā)布幾何a、b、c中的信息；

（3）在零件中以得到的幾何信息為參考進行建模，繪制工程圖；

（4）更改參數(shù)，進行系列化設(shè)計。

第（1）步中繪制的骨架模型是否合理是模塊設(shè)計是否成功的關(guān)鍵。繪制骨架模型時要充分考慮到模塊的結(jié)構(gòu)樣式、復(fù)雜程度等因素，進而采取不同類型的繪制方法。對于籠子和傳動軸系，由于其結(jié)構(gòu)較簡單，以回轉(zhuǎn)形式為主，所以宜采用參考面、線的形式，之前發(fā)表的文章有詳細的介紹[7]。傳動軸系可以采用參考面、線繪制骨架模型（見圖4）。

對于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的殼體，由于其曲面較多且曲面上有加強筋、檢修門孔等，宜在骨架模型中運用曲面作為參考，而后進行面與面的修剪，這樣可以精準地控制加強筋、檢修門孔等的形狀。同時在骨架模型中發(fā)布出去的是曲面，零件通過復(fù)制幾何得到的也是曲面，可以直接將曲面加厚成鈑金件，具有方便、快捷的優(yōu)點。動態(tài)選粉機殼體可以采用曲面繪制骨架模型（見圖5）。

為了后續(xù)更好地使用模塊，在模塊設(shè)計時需要注意以下問題：

圖4 傳動軸系可以采用參考面、線繪制骨架模型

（1）規(guī)范模塊接口。模塊接口是具有直接連接關(guān)系的兩個模塊在接合部位形成的連接特征。接口的規(guī)范化和系列化是模塊互換的重要保證，因此在模塊劃分的基礎(chǔ)上，要對接口進行深入全面的分析，定義所有的模塊接口。如動態(tài)選粉機殼體的法蘭盤直徑，螺栓孔分布圓直徑、方位和螺栓孔大小等。

（2）明確模塊的適用范圍。每個模塊要有明確的適用范圍，選用時可以有章可循。如鎖風(fēng)閥，在豎直管道和傾斜管道上應(yīng)用時的結(jié)構(gòu)是不同的，設(shè)計該模塊時應(yīng)明確其適用的傾斜角度范圍。

2 模塊的組裝與替換

圖5 動態(tài)選粉機殼體可以采用曲面繪制骨架模型

模塊與模塊之間的裝配是通過定義模塊間的約束關(guān)系來實現(xiàn)的，由第二層模塊裝配成第一層模塊，第一層模塊再裝配成整機。由于低層模塊不受上層模塊的控制，所以模塊是可以隨意替換的。

在Pro/E中提供了多種替換元件的方法。其中，“替換為不相關(guān)的元件”這種方法通過對替換的元件重新設(shè)置約束關(guān)系，理解較容易，所以應(yīng)用最為基礎(chǔ)和廣泛，適用于比較簡單的裝配約束關(guān)系，需要替換的數(shù)量也較少。對于有著相同接口及裝配約束關(guān)系的模塊來講，運用“替換為互換”這種方法更為快捷方便[8]，如圖6中的兩種進風(fēng)殼體，可設(shè)計成互換的模塊，設(shè)置好參照標簽，在裝配模型里即可直接將殼體1替換為殼體2，不需要再重新設(shè)置約束關(guān)系。采用“替換為互換”方法替換元件見圖6。

3 結(jié)語

本文運用模塊化的設(shè)計方法，對動態(tài)選粉機的結(jié)構(gòu)進行模塊劃分，使用Pro/E的Top-Down的設(shè)計方法，對各個模塊進行獨立設(shè)計。工程設(shè)計時，通過工藝參數(shù)、進風(fēng)形式、驅(qū)動模式等信息選擇合理的模塊，或者在已有機型上更換其他模塊產(chǎn)生不同形式和不同規(guī)格的產(chǎn)品，實踐表明，該方法大大減少了設(shè)計人員的重復(fù)工作量，提高了工作效率。

圖6 采用“替換為互換”方法替換元件