基于Solid Edge的喷雾干燥机参数化设计

引言

Solid Edge是siemens PLM software公司开发的一款三维CAD软件,其开发主要基于Windows系统,是一款真正原创的Windows软件。

近年来,喷雾干燥机的应用范围随着社会发展和生活水平的提高逐渐扩大,目前,喷雾干燥工艺已经成为很多种产品最优的干燥方法。喷雾干燥机的干燥是连续的:喷雾干燥机通过电气控制系统可以进行全自动的控制:通过调整喷雾干燥机的设计,并结合其灵活的操作性,可以满足不同产品的质量指标:通过喷雾干燥机可以实现不同的干燥工艺,达到客户对产品形状和品质的要求。

1soIidEdge软件

1.1soIidEdge软件简介

Solid Edge功能齐全,不但有零件设计功能,还有强大的工业装配设计、塑料设计、管道设计和饭金设计功能,几乎囊括了工业设计的全部。所以,Solid Edge在相关的工业领域得到了最广泛的应用。

1.2soIidEdge软件的优点

Solid Edge软件是一款由siemens公司开发的功能强大的三维计算机辅助设计软件,其具有以下几个优点:

(1）具有同步建模及顺序建模两种建模形式。顺序建模是目前主流的建模形式:同步建模是在模型基础上,以操作手柄和尺寸为驱动,修改模型,与以往的模型驱动的建模形式不同。Solid Edge软件的便捷性在于在同一零件建模过程中,顺序建模和同步建模两种建模形式可以互相切换。

(2）自有标准件库。Solid Edge系统自带标准件库,包含了常用的国标、Iso标准、DIN标准、JIs标准等,其中涵盖了常用的零部件和大多数的紧固件、型材、管道、管道接头及法兰等。同时,标准件库支持Exce1表格导入和自制件导入,也可采用其他能链接或嵌入的电子数据表与变量表链接,实现装配参数化的目的。

(3）具有丰富的数据交换接口。可以直接打开目前主流的三维软件的三维模型,并在Solid Edge中编辑转化:同样其也可以直接打开CAD的dwg格式的图纸,并在软件中进行编辑、修改,可以将现有的CAD二维图纸作为草图建立零件的三维模型,包容性强。

(4）拥有变量表技术。可以针对建模过程中的关键尺寸建立数学模型的关系,并通过零件族的功能将其存储起来,或可形成标准件库。

2喷雾干燥机

2.1喷雾干燥机的应用及工作原理

喷雾干燥机(图1）已广泛应用于大多数生产部门,其不同的型号及尺寸,可以满足研发、试验、生产等不同的需求。

喷雾干燥过程是液态物料以喷雾的形式进入热的干燥介质中,进而转变成干粉料的过程。喷雾干燥过程是涵盖干燥在内的一次连续处理过程,过程包括将原料雾化为料雾,液态料雾与干燥介质接触,水分蒸发。干燥过程进行到产品含水量达到一定要求时,将干料从空气中回收。图2为喷雾干燥机工作流程图。

2.2喷雾干燥机的优点

喷雾干燥机在工业生产中制造业和食品加工业的广泛应用,源于其自身拥有以下优点:

(1）连续生产。与传统干燥器系统相比,喷雾干燥机可将干燥和造粒一次性完成,在保证颗粒质量的同时大大提高了生产效率。

(2）全自动控制。操作工人上料后只需进行面板设置和监控,不仅简单易学,而且工人的安全得到了保障。

（3）通过喷雾干燥机可以满足各种产品的质量指标:1）对产品形状的要求（如球形、类球形、细粉末、团块等）:2）对产品性质的要求（如粉末或不含粉尘、流动性、润湿性等）。

（4）热敏性及抗热性物料都可使用。

（5）热利用率高,特别是在进气温度高和干燥室中有较大温降的情况下。在进气温度及排气温度分别为750℃及100℃时,蒸发1kg水分消耗热量少于3347kJ（800kcal）。

（6）只要能用泵输送,进料可以为溶液、泥浆、触变性浆或熔体。

（7）易于处理腐蚀性及磨损性物料。

（8）各类干燥机的操作相同,无须对工人进行额外培训,就可同时对不同设备进行操作和监管[3]。

3SolidEdge软件在喷雾干燥机建模中的应用

喷雾干燥机除标准机型外,主要是依据客户的产量及要求定制,喷雾干燥机的主要部件大致可以分为干燥塔体、进风系统、排风系统、风送系统、吹扫系统、收料系统。喷雾干燥机中会有系列化非标零部件,系列化零部件其外形基本一致,只是在重要尺寸上有些变化。这些系列化零部件的重新建模是一个重复的过程,会浪费许多时间,针对这些系列化零部件,可使用solidEdge软件中的变量表技术,减少重复建模。

3.l变量表的使用

solidEdge在零件模式下提供变量设计,在变量表格中可直接修改变量数值,来驱动零件特征尺寸的更改。多主体零件建立好之后,对其进行发布,发布后,每一个主体都会生成一个新的零件,多主体零件会发布成一个装配体,这样在设计系列化零件的过程中,设计建立一个基础模型,建模之前注意变量之间的关系,定义好这个模型的变量尺寸,就可以通过直接更改零件参数变量表（图3）的变量,建立其他的系列化零部件。

图3零件参数变量表

变量表中可以通过修改变量来驱动模型,在变量规则编辑器（图4）中同时开放了公式驱动变量,以及复制于Excel表格的数据,实现Excel驱动模型。

图4变量规则编辑器

3.2零件族的设计

零件族的设计只针对系列化零件,系列化零件成员一般具有相似的外形,只是尺寸不同或细节特征不同,例如管道卡式接头、三通、弯头等标准管件。零件族通过一个主零件来控制其他成员零件,并采用表格的形式来编辑所有的信息,如图5所示。

图5零件族变量表

在零件族的设计中,先建立主零件模型文件,同时定义主要的尺寸并命名,然后选择零件族命令,添加零件族成员并输入其主要的尺寸变量,最后保存零件族表格并生成零件。

在零件族的变量表中,可以通过修改变量控制单个成员的特征大小:可以通过某个特征抑制与否控制单个成员的特征有无:变量表中以表格的形式列出主零件的所有变量和特征:零件族的变量表修改后,需要点击"保存"按钮,让系统确认为有效的修改:成员零件需要修改时,修改变量表即可:零件族需要修改时,需要编辑修改主零件,再更新所有的成员。

零件族文件建立好后,零件族的主零件保存了整个零件族的变量表,通过主零件可随时生成整个零件族。鉴于此,在零件族文件实际使用过程中,不同技术人员只需将零件族的主零件复制或另存即可,不需要将整个零件族零件复制,大大提高了文件传输效率。

零件族文件可以通过标准件库管理器添加至标准件库中,建立属于公司自己的标准件库。在so1i4E4ge内置的标准件库管理器中,开放了从零件族文件添加标准件的方法,如图6所示。

图6零件库添加标准件

3.3备选装配的设计

备选装配适用于装配件的变量设计。在喷雾干燥机中,往往一台设备会有不同的安装形式,例如具有单点或多点的收料形式,如图7所示。通过使用备选装配,可以将不同的装配形式在一个装配模型中体现。在备选装配中可以通过变量表来控制装配成员,其中包括事例覆盖、事例排除、关系排除、装配特征排除、框架排除、管道排除、阵列事例排除、紧固件排除等。

图7备选装配示例

在备选装配中可以直接选择激活当前的装配成员并进行修改,so1i4E4ge也允许动态配置装配成员的结构。

3.4多主体创建零部件及装配

多主体创建零部件是在零件建模模式下,将零件创建成不同的实体,激活的正在编辑的实体为不透明显示,未激活先创建的实体以半透明方式显示。如图8所示,多主体创建形式是将零件分成若干个实体,每一个实体都可以使用之前创建实体的特征,这种方式和在装配件中创建新零件有点类似,不同的是,多主体创建可以直接使用布尔运算,大大减少建模工作量。

图8多主体创建零部件示例

多主体建模后,通过发布多主体将零件中的实体发布为零件模型,并可选择是否生成装配体文件。这种建模形式可以称作自上而下设计方式,以其他实体为参考建立新的实体,其建立和修改模型文件的过程更加简便。另外,变量表驱动的零件建模在多主体零件中也是适用的。

4结语

本文介绍了so1i4E4ge软件在喷雾干燥机参数化设计中的应用。总体上看,在喷雾干燥机的参数化设计过程中,so1i4E4ge软件的变量表起到了重要作用:变量表驱动零件模型并可使用公式或Exce1的方式控制变量:系列化零件采用零件族和备选装配的设计模式:多主体零件的创建更加容易,使用自上而下的设计方式。随着so1i4E4ge的深入使用,软件将在喷雾干燥机设计建模方面起到更加深远的作用。

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