非標準螺紋法蘭廣泛應用于石油、化工等工業壓力設備中[1]。隨著產品更新換代的加快，對非標準螺紋法蘭的設計提出了新的要求，產品形式多樣，設計周期短。但是，在不同的壓力設備中，非標準螺紋法蘭的規格也不盡相同，沒有一個通用的標準，每次設計都要從頭開始，設計過程比較繁瑣，需要反復調整某些參數，設計周期冗長，使得設計工作費時、費力，而且會時常出錯。另外，傳統的人工繪圖已不能適應其發展。隨著計算機和CAD技術的發展，采用計算機硬、軟件技術對非標準螺紋法蘭進行自動設計、修改及輸出，為提高非標準螺紋法蘭的設計質量提供了強大的工具。目前，非標準螺紋法蘭的設計軟件較少，只能計算結果，軟件系統不能提供非標準螺紋法蘭的三維模型，影響了設計的直觀性。本文開發的設計系統適應性強、人機界面友好，直觀顯示非標準螺紋法蘭的三維模型，能自動生成設計說明書，管理方便。

　　1.軟件的設計

　　1.1 軟件的總體結構

　　非標準螺紋法蘭的設計計算與快速建模軟件采用面向對象的Microsoft Visual Basic 6.0程序設計開發語言(以下簡稱VB)實現，VB是一種Windows操作系統下的應用程序開發工具[2]，采用圖形用戶界面(GUI)、面向對象驅動的方法機制。通過采用VB編程，建立良好的人機交互界面，使計算過程更清楚、更易于分析。三維實體建模已產是品設計的主流，在眾多三維CAD軟件(如Catia、ProE、I-DEAS、UG等)中，SolidWorks[3-5]軟件具有獨特的優勢，非標準螺紋法蘭的三維成型[6-8]即采用SolidWorks的三維設計功能。具體的非標準螺紋法蘭的設計與快速建模設計的主要內容為：(1)設計準備：了解非標準螺紋法蘭的結構，設計參數選取，公式確定，材料等;(2)初步設計：根據上述資料，確定設計軟件的界面，編輯、調試程序;(3)結果輸出：輸出結果為非標準螺紋法蘭的三維模型、保存為Excel形式的設計說明書。非標準螺紋法蘭的設計與快速建模軟件的總體結構如圖1所示。

　　圖1 軟件總體結構圖

　　1.2 軟件設計模塊

　　VB語言是一種模塊化開發設計軟件[2]。模塊是單獨命名的可以通過名字訪問的數據說明、可執行語句等程序對象的集合。模塊化就是把一個復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構清晰，便于設計、閱讀和理解，從而便于維護。通過分析非標準螺紋法蘭，將軟件設計為模塊(見圖1)，分別是數據輸入模塊(InputM)、計算模塊(CalculationM)、評價模塊(CheckM)、設計說明書模塊(OutputM1)、三維實體實現模塊(OutputM2)。

　　InputM模塊的主要功能是將非標準螺紋法蘭設計任務輸入并賦值給各變量;CalculationM模塊的主要功能是將輸入的數據進行工藝設計計算;CheckM模塊的功能是在CalculationM模塊中得到的數據基礎上，將其與非標準螺紋法蘭材料的各項參數進行比較，校核;OutputM1模塊是自動生成設計說明書，并將其保存為Excel文檔;OutputM2模塊是將得到的設計結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：Windows98、Windows2000或WindowsXP;

　　內存：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

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

　　圖2 軟件的主界面

　　如果用戶在輸入參數的過程中，輸入了不合理的數據，系統將彈出相應的對話框進行提示，如圖3為輸入了不合理的內孔的直徑參數時，系統給出的提示對話框。

　　圖3 錯誤提示對話框

　　若輸入的數據合理，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“清除內存”，即可將數據清空，再重新輸入參數，并選擇設計溫度進行下一次計算。

　　計算完成后，點擊“校核”菜單，程序將前面的計算結果與設計溫度下選定材料的各項許用應力進行比較，看其是否在許用的范圍內。校核完成后，程序會自動將校核的結果添加到計算說明書里，保存到指定的位置。經過校核后的計算說明書如圖5所示，它將校核結果添加到結果那一列。

　　圖5 校核結果

　　經校核滿足使用要求后，用戶可以點擊菜單“繪圖”或“繪圖”按鈕，自動調用SolidWorks繪制非標準螺紋法蘭的三維模型。其三維模型如下圖所示。

　　圖6 非標準螺紋法蘭的三維模型及局部視圖

　　非標準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，程序將會關閉SolidWorks軟件。完成后，點擊關閉，退出非標準螺紋法蘭設計與快速建模軟件。

　　3.結論

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