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(duì)非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的設(shè)計(jì)提出了新的要求，產(chǎn)品形式多樣，設(shè)計(jì)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(méi)有一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)，每次設(shè)計(jì)都要從頭開(kāi)始，設(shè)計(jì)過(guò)程比較繁瑣，需要反復(fù)調(diào)整某些參數(shù)，設(shè)計(jì)周期冗長(zhǎng)，使得設(shè)計(jì)工作費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且會(huì)時(shí)常出錯(cuò)。另外，傳統(tǒng)的人工繪圖已不能適應(yīng)其發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)和CAD技術(shù)的發(fā)展，采用計(jì)算機(jī)硬、軟件技術(shù)對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭進(jìn)行自動(dòng)設(shè)計(jì)、修改及輸出，為提高非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的設(shè)計(jì)質(zhì)量提供了強(qiáng)大的工具。目前，非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的設(shè)計(jì)軟件較少，只能計(jì)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(jì)的直觀(guān)性。本文開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)、人機(jī)界面友好，直觀(guān)顯示非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的三維模型，能自動(dòng)生成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，管理方便。

　　1.軟件的設(shè)計(jì)

　　1.1 軟件的總體結(jié)構(gòu)

　　非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言(以下簡(jiǎn)稱(chēng)VB)實(shí)現(xiàn)，VB是一種Windows操作系統(tǒng)下的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具[2]，采用圖形用戶(hù)界面(GUI)、面向?qū)ο篁?qū)動(dòng)的方法機(jī)制。通過(guò)采用VB編程，建立良好的人機(jī)交互界面，使計(jì)算過(guò)程更清楚、更易于分析。三維實(shí)體建模已產(chǎn)是品設(shè)計(jì)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)，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(jì)功能。具體的非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的設(shè)計(jì)與快速建模設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：(1)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備：了解非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)參數(shù)選取，公式確定，材料等;(2)初步設(shè)計(jì)：根據(jù)上述資料，確定設(shè)計(jì)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(jì)說(shuō)明書(shū)。非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的設(shè)計(jì)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(jì)模塊

　　VB語(yǔ)言是一種模塊化開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)軟件[2]。模塊是單獨(dú)命名的可以通過(guò)名字訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)說(shuō)明、可執(zhí)行語(yǔ)句等程序?qū)ο蟮募稀ＤK化就是把一個(gè)復(fù)雜的大型化程序劃分為若干個(gè)模塊，每個(gè)模塊完成一個(gè)子功能，把這些模塊匯總起來(lái)組成一個(gè)集體，可以完成指定的功能而滿(mǎn)足問(wèn)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(jì)、閱讀和理解，從而便于維護(hù)。通過(guò)分析非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭，將軟件設(shè)計(jì)為模塊(見(jiàn)圖1)，分別是數(shù)據(jù)輸入模塊(InputM)、計(jì)算模塊(CalculationM)、評(píng)價(jià)模塊(CheckM)、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)模塊(OutputM1)、三維實(shí)體實(shí)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(jì)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(jì)計(jì)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(xiàng)參數(shù)進(jìn)行比較，校核;OutputM1模塊是自動(dòng)生成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，并將其保存為Excel文檔;OutputM2模塊是將得到的設(shè)計(jì)結(jié)果以三維模型形式輸出。

　　2.軟件的運(yùn)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(jì)軟件以Visual Basic 6.0為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，根據(jù)非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)合理的界面，操作方便、簡(jiǎn)單。軟件集成了SolidWorks的三維模型設(shè)計(jì)功能，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)可以自動(dòng)生成，并以 Excel文檔的形式保存，方便設(shè)計(jì)者查閱與共享。啟動(dòng)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(jì)參數(shù)，如材料的彈性模量、泊松比、設(shè)計(jì)溫度下的各項(xiàng)許用應(yīng)力等。

　　圖2 軟件的主界面

　　如果用戶(hù)在輸入?yún)?shù)的過(guò)程中，輸入了不合理的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將彈出相應(yīng)的對(duì)話(huà)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(shí)，系統(tǒng)給出的提示對(duì)話(huà)框。

　　圖3 錯(cuò)誤提示對(duì)話(huà)框

　　若輸入的數(shù)據(jù)合理，點(diǎn)擊“計(jì)算”菜單，就完成了計(jì)算過(guò)程，并將計(jì)算過(guò)程自動(dòng)保存為Excel電子表格，存放在一個(gè)指定的位置，如圖表所示。

　　圖4 計(jì)算說(shuō)明書(shū)

　　在主界面中，用戶(hù)可以點(diǎn)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(jì)溫度進(jìn)行下一次計(jì)算。

　　計(jì)算完成后，點(diǎn)擊“校核”菜單，程序?qū)⑶懊娴挠?jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)溫度下選定材料的各項(xiàng)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(huì)自動(dòng)將校核的結(jié)果添加到計(jì)算說(shuō)明書(shū)里，保存到指定的位置。經(jīng)過(guò)校核后的計(jì)算說(shuō)明書(shū)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(mǎn)足使用要求后，用戶(hù)可以點(diǎn)擊菜單“繪圖”或“繪圖”按鈕，自動(dòng)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(diǎn)擊“退出程序”按鈕，程序?qū)?huì)關(guān)閉SolidWorks軟件。完成后，點(diǎn)擊關(guān)閉，退出非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭設(shè)計(jì)與快速建模軟件。

　　3.結(jié)論

　　從非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的計(jì)算說(shuō)明書(shū)里，可以看出，非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的設(shè)計(jì)與快速建模軟件的計(jì)算精度比較高，克服了人工設(shè)計(jì)計(jì)算容易出錯(cuò)的缺點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)間縮短了，省時(shí)省力。軟件里的三維實(shí)體實(shí)現(xiàn)模塊(OutputM2)可以方便地通過(guò)調(diào)用SolidWorks三維繪圖軟件，實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭的三維模型的繪制。設(shè)計(jì)過(guò)程直觀(guān)，而且用戶(hù)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(lái)，開(kāi)發(fā)出具有用戶(hù)特色的應(yīng)用軟件。