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基于Solidwoks的螺纹式井口装置参数化设计
2017-05-10 20:48:54  作者:郭登明 蒋波 左彩灵 周靖力   来源:互联网
  •   引言   目前,国内外对井口装置部件中的主要零件如法兰、油管挂等进行参数设计的研究较多,但对全套井口装置的参数化研究较少,特别是近几来使用比较多的螺纹式井口装置则是更少。目前现场应用较多的也是 ...

  引言

  目前,国内外对井口装置部件中的主要零件如法兰、油管挂等进行参数设计的研究较多,但对全套井口装置的参数化研究较少,特别是近几来使用比较多的螺纹式井口装置则是更少。目前现场应用较多的也是法兰式和卡箍式井口装置,螺纹式井口装置由于承压能力的限制只能使用在中低压现场。随着井El压力降低,螺纹式井口装置逐渐得到广泛的应用。

  参数化设计技术是当前CAD软件技术重要的一个研究领域,主要应用于产品的系列化、零件的标准化和部件通用化设计之中,同时可实现产品的快速设计。井口装置的结构形式变化不大,设计时重复性的工作很多,便于进行参数化设计。本文拟简介低压螺纹式井口装置的参数化设计思路、步骤和设计结果,供广大工程技术人员参考。

  1 零部件数据库的建立

  螺纹式井El装置由闸阀,大四通,小四通,油管头,套管头,压力表,由壬等主要零件组成。相关数据量大,数据管理繁琐,在参数化设计过程中,使用数据库管理数据,可以在很大程度上提高参数化的准确性及效率。

  本次采用关系数据模型来实现对螺纹式井口装置系列参数数据的管理。根据井口装置系统对零件的数据要求来建立后台数据库。由于井口装置零件之问是一对一的关系,因而井口装置零件数据库中的表均为一对一的关系。在Access中采用通过设计视图进行创建表,从而实现数据库的建立。

  

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  图l 井口装置尺寸数据表

  2 参数化流程

  螺纹式井口装置参数化系统流程如下:

  1、根据已知型号的井口装置零部件的尺寸,在SolidWorks环境中按照尺寸和参数关系绘制出用于参数化建模的初始零部件。

  2、确定出新模型与初始模型在参数尺寸上的变化与约束关系,然后对相关的参数尺寸设置新的数值,尺寸的约束关系或拓扑关系的变化会引起相关图形尺寸的改变。

  3、在VB平台中结合利用Access数据库建立的初始模型的数据库以及二次开发接口的API函数,调用它们的对象、属性、方法来对SolidWorks进行二次开发。

  4、在软件系统中依据用户的需求更新三维模型,并更新相应的零件模型、生成相对应的工程图,参数化系统流程图如图2所示。

  

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  图2 参数化系统流程图

  3 螺纹式井口装置参数化系统的设计规划

  螺纹式井口装置参数化系统主要由参数设计模块以及强度校核模块两大部分组成,其中参数化设计包括零件三维建模参数化、零件装配图参数化、零件工程图生成等几部分,具体框图如图3所示。

  

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  图3 参数化系统设计规划

  4 螺纹式井口装置参数化建模的应用实例

  KY65-32螺纹式井I=l装置的主要参数为工作压力为32MPa,工作通径为65 mm。下面具体介绍其参数化设计过程。

  4.1 零件参数化建模

  螺纹式井口装置参数化建模:在VB人机界面下,用Access中建立的相关零部件的参数数据表,在VB程序里面设定好关键的字段,做好定义变量,给变量赋值以及参数匹配的工作;调用API函数,结合VB程序驱动SolidWorks软件的运行,可以利用程序三维模型的尺寸进行赋值,也可以在VB界面增加生成、更新和保存零件的新功能,这样在VB可视化界面上就可以自动更新所建的三维模型,从而完成零部件的参数化设计。

  

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  图4 螺纹法兰参数化界面

  4.2 装配体参数化模型

  在参数化系统中,将螺纹式井口装置各个零部件的参数化三维模型,利用VB6.0与SolidWorks的接口程序,将三维模型文件导人到SolidWorks中。定义好各个零部件间的装配基准,各个零件就会按照要求自动的装配在一起最终完成螺纹式井口装置零部件的三维装配图。

  

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  图5 井口装置装配图

  4.3 装配图参数化

  在井口装置零件参数化界面中,根据用户选择的通径和压力级别更新生成零件三维模型,在导出二维工程图。在工程图界面,可以查看,零件设计者与审核者,零件设计比例,零件名称,材料,零件重量以及制作单位的信息。

  

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  图6 井口装置工程图

  4.4 井口装置零部件强度校核编程计算

  井口装置零部件强度校核界面由datagrid数据库控件、文本框text控件、lable控件以及command按钮控件构成。用户可以根据自己的需求选择材料,确定安全系数,根据井口要求确定内径,工作压力与试压数值,然后计算得出相应零件的强度。

  

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  图7 螺栓强度计算结果

  5 结论

  通过对三维设计软件SolidWorks进行二次开发和利用参数化建模技术,设计出螺纹式井口装置参数化软件包,从而可以快速地设计出满足市场需求的螺纹式井El装置产品,不仅提高了产品的设计质量,降低产品的制造成本,同时提高了企业的市场竞争力,具有广阔的应用前景;另外,螺纹式井口装置参数化设计的方法,对其它类型的井1:3装置(如法兰式井口装置、卡箍式井口装置)的设计具有一定的参考意义。



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