【毕业学位论文】（Word原稿）基于AutoCAD的化工设备典型零部件图库开发

1 题 目： 基于 化工设备典型零 部件图库开发 二 O 一一 年 五 月 三十 日 摘 要 化工设备零部件种类和规格较多，如封头、支座、法兰 、筒体 等，这些零部件都已经标准化、系列化，并在各种化工设备上通用。 本文介绍了常用化工设备典型 零部件图库开发的原理和步骤，采用 言对行二次开发，在 007环境中编制了常用化工设备典型 零部件的参数化绘图程序。以参数化设计思想为依据，利用 言和 计了对话框和下拉菜单。通过下拉菜单选择各种零部件菜单，在对话框中 选取或输入几个关键参数，就可获得所需的零部件图形，快速 实现了以人机对话形式来进行计算机辅助绘图。本化工设备标准零部件图库中的图形均可重复调用，系统的功能强大，界面友好。图库的建立， 2 解决了工程设计人员重复性绘图所造成的时间、资源的浪费问题， 从而大大提高交互设计速度，提高设计效率和质量。 关键词： 数化设计；化工设备典型 零部件 3 a of of in as of of in is by on 007. on of it to or we we of in be 004 it of 4 目 录 摘 要 . 1 . 错误 !未定义书签。 目 录 . 4 第一章 绪 论 . 6 题研究的目的及意义 . 6 内外同类研究状况 . 6 题研究成果 . 7 第二章 . 8 . 8 . 8 . 8 . 9 . 9 . 10 话框组成 . 10 单自定义 . 11 定义菜单文件 . 11 单文件加载 . 11 . 12 第三章 化工设备典型零部件 . 14 述 . 14 工设备的标准化通用零部件 . 14 体 . 14 头 . 15 座 . 17 兰 . 18 片 . 20 管 . 20 5 第四章 化工容器典型零部件图库的二次开发 . 21 库界面及其功能 . 21 构尺寸分析 . 22 话框界面定制 . 24 . 25 制驱动程序 . 25 定义并加载局部菜单 . 26 结 论 . 28 致 谢 . 29 参考文献 . 30 附 录 化工设备典型零部件图库开发程序 . 31 6 第一章 绪 论 题研究的目的及意义 化工设备是广泛应用于化工行业的机械设备， 常用的化工设备如贮槽、列管式热交换器、塔器、反应罐等 ,主要由 筒体、封头 、 人孔、接管、管法兰、螺栓及螺栓连接件等零部件 组成 。这些常用零部件都有相应的标准 , 并在各种化工设备上通用。 化 工设备工程师都有这样的体会 , 绘制化工设备和反应器的时候 ,这些 化工设备 零部件 的绘制 要占去很大一部分工作量 。 一张装配图往往是主体部件笔画简单 ,用 本命令很快既可绘出 。然 而 ， 其上设置的零部件的笔画 却 相对繁琐 ,大大影响绘图效率，使装备图的绘制常常需花费相当多的时间。化工设备常用零部件 ,一个系列少则数个 ,多则数十个规格 ,若每需一种规格 ,就要 按 准命令绘制一个 ,那么 就成了耗费时间的简单重复劳动 ,时间一长 ,图形越复杂 ,就 更 容易 出错。 本文基于 007应用 言编写 工程图的参数化 程序 ,用于化工设备装配图的绘制 ,效率明显高于常规 制 ,不仅减轻了设计人员处理大量数据的繁重劳动 ,而且不宜出错 ,确保质量 。 该 系统可以实现筒体、封头、法兰、接管、垫片、支座 等 标准 零部件的 参数化绘制 ,系列越多 ,规格越多 ,效果越明显 ,绘图效率将成倍增长。 通过本项研究，可以使化工设备图的制图过程大大简化，使用更加方便，极大地提高设计效率，保证设计质量。 内外同类研究状况 机械中常有这样一些零部件，它们的结构形状一样，只是尺寸有些差别，并且都实现了标准化和系列化。借助 现它们的参数化绘图，可以大大提高设计质量和效率。 伴随着 于它二次开发的研究也就顺应着不断普及和深入 ,目前国内外对这方面已做了大量研究。例如， 武汉工程大学的曾真和王为国详细阐述了应用 言编写工程图的参数化绘制程序的关键步骤和实现过程 1； 包头师范学院化学系的李军湘把化工设备上通常都有的一些标准件和常用件绘制成块 , 在绘制化工设备图时 , 就可以直接插入这些图块 , 从而使绘图工作变得简单易行 2； 西北轻工业学院的刘鹏，在标准件参 数化绘图系统的建立上做出贡献 3；熊勇刚完善了机 7 械 4；张羽中等从事化工设备参数化设计系统 5；南京 工业 大学的贺小华研究了化工设备常用结构的参数化 6。 题研究成果 用来编辑绘图、编写 图形程序的一种表结构的处理语言，不仅拥有强大的功能，而且易学易用； 设计人机交互的对话框， 美观，而且交互性很强。 本 研究 通过用内置的 两者相互配合 ， 可以 实现强大的 本 研究实现了化工设备典型零部件的图库开发，完成了在 兰、接管、圆筒、支座的参数化绘制，且绘图过程实现了以下四个特点：（ 1）建立了 友好、快捷的 操作异常轻松； （ 2）弹出的 对话框可预览所需绘制图形； （ 3） 提供标准件的数据参数， 操作者 无需翻阅相关资料 就能完成标准件的绘制； （ 4） 下拉菜单的建立使操作者 更加一目了然的进行操作，绘图时只需轻松的点击鼠标就能弹出所要绘制图形的对话框 。 8 第 二 章 其二次开发 时为了增强设计能力并提高绘图效率，我们用内置的 作对 行二次开发。 用来编辑绘图、编写图形程序的一种表结构的处理语言，不仅拥有强大的功能，而且易学易用。设计人机交互的对话框， 以做到简洁，美观，而且交互性很强。两者相互配合的话，就能实现强大的 介 经成为目前应用最广泛的通用交互式计算机辅助绘图 与设计软件包。它拥有强大的图形支撑能力和开放的结构体系，因此顺理成章的成为计算机 场的龙头。它允许用户用高级编程语言对其进行二次开发，从而最大限度的满足用户的需求。 次开发 司开发。对于机械工程师来说，最熟悉的工程软件莫过于 ， 而且对于工程绘图者来说， 基本上可以被认定为 代名词。因为 家首先想到的就是 不断发展，使其成为一款通用的适合各个行业进 行设计工作的平台。尽管它已经能够提供足够强大的各种功能，但是如果能够对它进行二次开发，就能更好的提高效率，满足各个企业的对不同产品和设计的需要。例如化工设备标准零部件的模型数据库的建立，对模型实现可参数化设计等等。 C、外围 对象 有最新的 台都能实现对 二次开发。 次开发的工具选择 二次开发拥有多种方法，这使 二次开发显得极为方便。它主要包括以下几种开发工具： (1) (2) (3) (4) 5) 研究 采用的就是第四种 行二次开发，完成化工设备典型 9 零部件的图库开发。 介 处理程序）的缩写，主要用于人工智能（ 域。 简化版本，作为通用 又添加了许多针对 功能。 为应用程序编程接口（ 用于扩展和自定义 能。借助户可以用适合编写图形应用程序的强大的高级语言来编写宏程序和函数，并开发各种软件包。 带的一个集成的可视化 发环境，最早的后在 不方便。从 000开始，有了集成的开发环境： 为开发工具， 包括编译器、调试器和其他工具，可以实时调试 定义 有自己的窗口和菜单，但它并不能独立于 经常需要与 表结构特点 如下 ： (x 12.3 y (p (x y) ( “ 0,0” p “” ) 由以上三个表，可以 看出一些基本特 点：表由左右两个括号组成，括号中是实现各种功能的代码；表的第一个元素均是操作符，其余的是操作符的参数；表中的函数、参数之间至少要有一个空格或者回车来分开。 (函数名 ) 以上就是表的一般结构。表是组成 序最基本的元素， 两个表之间多余的空格和回车都不会影响表的功能。 介 话框新颖直观，简化了用户与程序的交互作用，从而极大的提高软件的使用效率。 话框功能由定义各对话框控件的对话框控制语言 对话框驱动程序实现。 10 话框概述 对话框控制语言向用户提供了图形与文本共存的可视化环境，使操作简单、自然、快捷。 图 制垫片对话框 如图 话框，它由本身的框架和框架中的控件组成。这些基本控件已经由 户可以引 用它们 创建出各种控件的组合。 按钮（ 文本编辑器（ 列表框（ 滑动条（ 公用键 快捷键 话框组成 对话框由一些基本控件组合而成，这些控件的功能要进行分类处理。它们由 照功能分为 6类如表 11 表 件的基本类型 类型 组成控件 预定义动作控件 控件组 修饰及说明 正文聚合 对话框处理按钮 出错控件 ok ok ok ok 用户提供了功能全面的预定义控件，基本 可以满足用户的需求，设计出能够满足实际应用需要的对话框，而且这些预定义控件在用户开发自定义控件时是很值得借鉴的。 单自定义 下拉菜单的定制使用户可以直接在 需在 建立的下拉菜单使用户更加一目了然，增加绘图效率，让设计者一心一意投入到设计中。 定义菜单文件 006 以前的版本都是通过在文本编辑器中编 辑 单文件来实现菜单的定制 , 程序编制不仅麻烦而且容易出错。从 006 版本开始 , 基于 件取代了先前所使用的菜单文件 , 所有界面的定制都是通过 “ 自定义用户界面 ” 对话框与用户交互完成 , 简便省时。 单文件加载 在 命令行输入 令 , 弹出图 载 / 卸载自定义设置 ” 对话框 , 12 图 加载 / 卸载自定义设置”对话框 浏览选择已定义好的自定义菜单文件 , 加载之后 , 菜单栏中即出现自定义的菜单“标准部件”及其相关内容。 寸数据参数化 在参数化这样的设计系统中，设计人员可以根据几何关系和工程关系来设定参数要求。不仅需要考虑尺寸，还要考虑工程参数的初值，而且每次改变设计参数，参数之间的关系不要改变，即每一个设计参数都 要对应着相关的其他参数。设计参数的改变是牵一发而动全身的。 参数可以分为两类：其一为可变参数，是反映了设计的尺寸值；其二为不变参数，反映着各种连续几何信息。参数化设计也就是在可变参数的作用下，系统自动选择相应的不变参数，完成要绘制图形的各个尺寸。 化工设备常用零部件往往都拥有标准尺寸，我们希望建立一种结构，使只需要部分参数，就能完成标准件的绘制。这必须利用标准件的各个尺寸间存在的内在关系。 零件设计模型的建立速度是决定整个产品开发速度的关键。化工常用零部件的形状和尺寸一般都有一定的规格 ，通过查阅有关化工常用零部件的尺寸，然后建立文件，把这些尺寸记录下来，在绘制相关零部件时候，只需要调用这些文件，读出其中的数据，根据这些数据尺寸画出图形，就免去了查阅资料的麻烦，使画图更有效率，修改更加方便。因此， 13 在设计中要查阅资料建立各种零部件尺寸的文本文档保存在恰当的路径下，供程序随时调用。 3. 参数化设计的意义 参数化设计大大提高了模型绘制和修改的速度，在产品的系列设计，近似、相似设计时候能够大大提高效率，拥有较大的运用价值。 经过参数化设计后，就可以方便的实现这样一种功能：用户只需要输入少量相关参 数，就可以完成化工设备常用零部件的标准件的绘制。 14 第三章 化工 设备 典型零部件 述 化工设备的零部件的种类和规格较多 ，如果工艺要求不同，结构形状也各有差异。 化工设备典型零部件 大体可以分为两类：一类是通用零部件，另一种是各种典型化工设备的常用零部件。 为了便于设计、制造和检修，把这些零部件的结构、形状统一成若干规格，相互通用，称为通用零部件。符合标准规格的零部件称为标准件。 工设备的标准化通用零部件 化工设备的标准化通用零部件包括筒体、封头、支座、法兰、接管、人孔和手孔等。 体 筒体的作用是提供工艺所需的承压空间，是压力容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需要由工艺计算确定。圆柱形筒体（即圆筒）和球形筒体是工程中最常用的筒体结构。 以薄壁圆筒为开发 对象，其主要尺寸包括直径、壁厚和高度 ，如图 按照 8698 15 图 筒 头 封头与筒体可以直接焊接，形成不可拆卸的连接，也可以分别焊上法兰，用螺栓、螺母锁紧，构成可拆卸的连接。 常见的封头有椭圆封头、蝶形封头、球形封头、折边锥形封头等 ，如图 示 为按照 732所设计的标准封头零部件 。 图 圆封头 图 形封头 16 图 形封头 图 形封头（ 90） 图 形封头（ 60） 17 座 支座是用来支撑设备重量和固定设备的位置的部件。 支座一般分为立式设备支座和卧式设备支座两大类。 三种典型的标准化支座是：耳式支座、支撑式支座、鞍式支座。 耳式支座用于支撑在钢架、墙体或梁上的以及穿越楼板的立式容器。支脚板上有螺栓孔，用螺丝 固定设备。一般有 型两种。 支撑式支座多用于安装在距地坪或基准面较近的，具有椭圆形封头的立式容器。 鞍式支座主要用于卧式容器的支座。同一容器的鞍式支座分为 A 型和 B 型两种， A 型是轻型， 图 按照 计的耳式支座，图 按照 图 式支座 18 图 式支座 兰 法兰连接是可拆卸连接的一种， 法兰连接是由一对 法兰、密封垫片和螺栓、螺 母、垫圈等组成的一种 可拆封 连接。法兰是法兰连接的主要组成部件。 化工设备用的标准法兰有两类：管法兰和压力容器法兰。 本研究主要开发了管法兰，包括凸面对焊管法兰、突面板式平焊管法兰、平面带颈平焊管法兰、突面带颈承插焊管法兰、榫槽面管法兰盖 ， 它 们的标准分别为 B/T 9119 形 图 图 图 图 图 面对焊管法兰 19 图 面板式平焊管法兰 图 面带颈平焊管法兰 图 面带颈承插焊管法兰 图 槽面管法兰盖 20 片 垫片是用纸、橡 皮片或铜片制成，放在两平面之间以加强密封的材料，为防止流体泄漏设置在静密封面之间的密封元件 。 垫片是两个物体之间的 机械密封 ，通常以防止的两个物体之间受到压力泄漏。由于机械加工表面不可能完美，使用垫片即可填补不规则性。 如图 示 是 T 9128 2003设计的金属垫片 ： 图 片 管 几乎所有的化工设备上都有接管。接管按用途可以分为物料的进口管、出口管、排污管及不凝性气体排放管。有些接管需要伸进设备内部，目的是避免物料沿着设备内壁流动，减少摩擦及腐蚀；而有些接管则直接焊在设备壁面上，与设备内壁齐平。 如图 示 为接管的图形结构 。 图 管 21 第四章 化工容器典型零部件图库的二次开发 库 界面及其功能 以应用多 种方法进行二次开发，这样使得开发者获得了巨大的方便。本文应用 为工具进行二次开发。 通过对各零部件的结构尺寸分析、 话框的界面设计、 菜单 的 定制 等完成了 化工容器典型零部件图库的开发 ， 实现了 筒体、封头、法兰、接管、垫片、支座等标准零部件的参数化绘图功能 ， 如图 本次开发所完成的图库界面。 图 定义下拉菜单 进入 需要点击工具栏中的“标准部件”菜单，选择要绘制的零部件的命令，系统就会弹出相应对话框，此时，用户就可以在对话框上操作，点击确定，对话框就会响应用户的动作，自动绘制出图形。 以圆筒的绘制为例。在 到工具栏中的“标准部件”菜单命令，然后点击圆筒，就会弹出如图 22 图 制圆筒对话框 此时用户可根据需要对相关绘图参数进行填写，输入相应的数据，然后点击“确定”实现绘图。如果参数输入错误的话，则会弹出图 图 数错误对话框 如果输入参数无误，就可以完成图形的绘制， 绘 出图 图 筒 构尺寸分析 要编制零部件的参数化设计 程序，首先必须分析零部件的结构尺寸，确定基本参数，建立几何尺寸之间的相互联系。根据插入点坐标确定其他关键点的坐标，从而完成图形的参数化绘制。 以蝶形封头的绘制为例，首先， 分析蝶形封头的组成部分及关键尺寸。 如图 示，蝶形封头主要由三部分组成：半径为 径为 度为 3 的直边 。常用的蝶形封头的主要数据参数有以下关系： 图 形封头的结构 R=D （ r= h= 直边高度则随着封头厚度 表 边高度与 厚度关系表 25 S ) (= ) ( () () ( ( 2) ( 2) ) ) ) (= 1) ( (= ) ( ) (= ) ( () () ( ( 2) ( 2) 38 ) ) ) (= 1) ( (= ) ( (;将对象捕捉恢复为原始的值 () 3 蝶形封头 形封头 话框程序 绘制蝶形封头 ; : :5; 4; 2; : :插入点 ; :光标选取 (&P) ) (= ) ( ()l () ( ( 2) ( 2) ) ) ) (= 1) ( (= ) () (;将对象捕捉恢复为原始的值 () 41 4 耳式支座 式支座的 话框程序 /耳式支座对话框的主程序 绘制耳式支座 ; : :5; 4; 2; : :插入点 ; :光标选取 (&P) ) (= ) ( () () ( ( 2) ( 2) ) ) ) (= 1) ( (= ) () (;将对象捕捉恢复为原始的值 () 5 突面板式管法兰 面板式管法兰的 绘制突面板式管法兰 ; : :5; 4; 2; : :插入点 ; 44 :光标选取 (&P) ) (= ) ( () () ( ( 2) ( 2) ) ) ) (= 1) ( (= ) () (;将对象捕捉恢复为原始的值 () 6 接管 管的 话框程序 /接管对话框的主程序 jg:绘制接管 ; : :5; 4; 2; : :插入点 ; :光标选取 (&P) ) (= ) ( () () ( ( 2) ( 2) ) ) ) (= 1) ( (= ) () (;将对象捕捉恢复为原始的值 () 7 椭圆封头 圆封头的 话框程序 绘制椭圆封头 ; 50 : :5; 4; 2; : :插入点 ; :光标选取 (&P) ) (= ) ( () () ( ( 2) ( 2) ) ) ) (= 1) ( (= ) () (;将对象捕捉恢复为原始的值 () 8 圆筒 筒的 话框程序 /圆筒对话框的主程序 yt:绘制圆筒 ; : :0; 4; 2; : :插入点 ; :光标选取 (&P) ) (= ) ( () () ( ( 2) ( 2) ) ) ) (= 1) ( (= ) ( (;将对象捕捉恢复为原始的值 () 9 锥形封头（ 60） 形封头的 话框程序 绘制锥形封头 (60 ); : :5; 4; 2; : :插入点 ; :光标选取 (&P) )