非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭廣泛應(yīng)用于石油、化工等工業(yè)壓力設(shè)備中[1]。隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，對非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的設(shè)計提出了新的要求，產(chǎn)品形式多樣，設(shè)計周期短。但是，在不同的壓力設(shè)備中，非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的規(guī)格也不盡相同，沒有一個通用的標(biāo)準(zhǔn)，每次設(shè)計都要從頭開始，設(shè)計過程比較繁瑣，需要反復(fù)調(diào)整某些參數(shù)，設(shè)計周期冗長，使得設(shè)計工作費時、費力，而且會時常出錯。另外，傳統(tǒng)的人工繪圖已不能適應(yīng)其發(fā)展。隨著計算機(jī)和CAD技術(shù)的發(fā)展，采用計算機(jī)硬、軟件技術(shù)對非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭進(jìn)行自動設(shè)計、修改及輸出，為提高非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的設(shè)計質(zhì)量提供了強大的工具。目前，非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的設(shè)計軟件較少，只能計算結(jié)果，軟件系統(tǒng)不能提供非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的三維模型，影響了設(shè)計的直觀性。本文開發(fā)的設(shè)計系統(tǒng)適應(yīng)性強、人機(jī)界面友好，直觀顯示非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的三維模型，能自動生成設(shè)計說明書，管理方便。

　　1.軟件的設(shè)計

　　1.1 軟件的總體結(jié)構(gòu)

　　非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的設(shè)計計算與快速建模軟件采用面向?qū)ο蟮腗icrosoft Visual Basic 6.0程序設(shè)計開發(fā)語言(以下簡稱VB)實現(xiàn)，VB是一種Windows操作系統(tǒng)下的應(yīng)用程序開發(fā)工具[2]，采用圖形用戶界面(GUI)、面向?qū)ο篁?qū)動的方法機(jī)制。通過采用VB編程，建立良好的人機(jī)交互界面，使計算過程更清楚、更易于分析。三維實體建模已產(chǎn)是品設(shè)計的主流，在眾多三維CAD軟件(如Catia、ProE、I-DEAS、UG等)中，SolidWorks[3-5]軟件具有獨特的優(yōu)勢，非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的三維成型[6-8]即采用SolidWorks的三維設(shè)計功能。具體的非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的設(shè)計與快速建模設(shè)計的主要內(nèi)容為：(1)設(shè)計準(zhǔn)備：了解非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的結(jié)構(gòu)，設(shè)計參數(shù)選取，公式確定，材料等;(2)初步設(shè)計：根據(jù)上述資料，確定設(shè)計軟件的界面，編輯、調(diào)試程序;(3)結(jié)果輸出：輸出結(jié)果為非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的三維模型、保存為Excel形式的設(shè)計說明書。非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的設(shè)計與快速建模軟件的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 軟件總體結(jié)構(gòu)圖

　　1.2 軟件設(shè)計模塊

　　VB語言是一種模塊化開發(fā)設(shè)計軟件[2]。模塊是單獨命名的可以通過名字訪問的數(shù)據(jù)說明、可執(zhí)行語句等程序?qū)ο蟮募?。模塊化就是把一個復(fù)雜的大型化程序劃分為若干個模塊，每個模塊完成一個子功能，把這些模塊匯總起來組成一個集體，可以完成指定的功能而滿足問題的要求。采用模塊化原理可以使軟件結(jié)構(gòu)清晰，便于設(shè)計、閱讀和理解，從而便于維護(hù)。通過分析非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭，將軟件設(shè)計為模塊(見圖1)，分別是數(shù)據(jù)輸入模塊(InputM)、計算模塊(CalculationM)、評價模塊(CheckM)、設(shè)計說明書模塊(OutputM1)、三維實體實現(xiàn)模塊(OutputM2)。

　　InputM模塊的主要功能是將非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭設(shè)計任務(wù)輸入并賦值給各變量;CalculationM模塊的主要功能是將輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行工藝設(shè)計計算;CheckM模塊的功能是在CalculationM模塊中得到的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，將其與非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭材料的各項參數(shù)進(jìn)行比較，校核;OutputM1模塊是自動生成設(shè)計說明書，并將其保存為Excel文檔;OutputM2模塊是將得到的設(shè)計結(jié)果以三維模型形式輸出。

　　2.軟件的運行

　　2.1 軟硬件要求

　　CPU：奔3以上;

　　操作系統(tǒng)：Windows98、Windows2000或WindowsXP;

　　內(nèi)存：至少256M，建議1G;

　　顯存：128M以上;

　　要求的軟件：SolidWorks2008。

　　2.2 軟件的使用介紹

　　設(shè)計軟件以Visual Basic 6.0為開發(fā)平臺，根據(jù)非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭設(shè)計所需的數(shù)據(jù)設(shè)計合理的界面，操作方便、簡單。軟件集成了SolidWorks的三維模型設(shè)計功能，設(shè)計說明書可以自動生成，并以 Excel文檔的形式保存，方便設(shè)計者查閱與共享。啟動程序，主界面如圖2所示。首先在“材料”菜單，選擇非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的材料，得到非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的設(shè)計參數(shù)，如材料的彈性模量、泊松比、設(shè)計溫度下的各項許用應(yīng)力等。

　　圖2 軟件的主界面

　　如果用戶在輸入?yún)?shù)的過程中，輸入了不合理的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將彈出相應(yīng)的對話框進(jìn)行提示，如圖3為輸入了不合理的內(nèi)孔的直徑參數(shù)時，系統(tǒng)給出的提示對話框。

　　圖3 錯誤提示對話框

　　若輸入的數(shù)據(jù)合理，點擊“計算”菜單，就完成了計算過程，并將計算過程自動保存為Excel電子表格，存放在一個指定的位置，如圖表所示。

　　圖4 計算說明書

　　在主界面中，用戶可以點擊“視圖”里的“清除內(nèi)存”，即可將數(shù)據(jù)清空，再重新輸入?yún)?shù)，并選擇設(shè)計溫度進(jìn)行下一次計算。

　　計算完成后，點擊“校核”菜單，程序?qū)⑶懊娴挠嬎憬Y(jié)果與設(shè)計溫度下選定材料的各項許用應(yīng)力進(jìn)行比較，看其是否在許用的范圍內(nèi)。校核完成后，程序會自動將校核的結(jié)果添加到計算說明書里，保存到指定的位置。經(jīng)過校核后的計算說明書如圖5所示，它將校核結(jié)果添加到結(jié)果那一列。

　　圖5 校核結(jié)果

　　經(jīng)校核滿足使用要求后，用戶可以點擊菜單“繪圖”或“繪圖”按鈕，自動調(diào)用SolidWorks繪制非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的三維模型。其三維模型如下圖所示。

　　圖6 非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的三維模型及局部視圖

　　非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的三維模型建立好后，單擊主界面中的“保存文件”即可將模型保存到指定的位置，點擊“退出程序”按鈕，程序?qū)P(guān)閉SolidWorks軟件。完成后，點擊關(guān)閉，退出非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭設(shè)計與快速建模軟件。

　　3.結(jié)論

　　從非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的計算說明書里，可以看出，非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的設(shè)計與快速建模軟件的計算精度比較高，克服了人工設(shè)計計算容易出錯的缺點，使得設(shè)計計算時間縮短了，省時省力。軟件里的三維實體實現(xiàn)模塊(OutputM2)可以方便地通過調(diào)用SolidWorks三維繪圖軟件，實現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的三維模型的繪制。設(shè)計過程直觀，而且用戶也可以在些基礎(chǔ)上添加自己的應(yīng)用模塊，將軟件與Ansys、Abaqus、MSC等有限元分析軟件結(jié)合起來，開發(fā)出具有用戶特色的應(yīng)用軟件。