SCI论文（www.lunwensci.com）
摘要：为了有效促进机械密封设计，利用Pro/E 开发设计工具设计自动装置系统，结合系统实际设计需求，有效进行相关数值计 算，利用Pro/TOOLKIT 程序将外部参数转化为内部参数，构建一种新的模型形式，实现参数化设计目标，利用Pro/E 自带关系式功 能构建新的关系式，实现Pro/E 系统内部参数与外部参数之间的联动，设置动环、静环的关系式，结合机械密封的实际情况进行调 整，在系统中自动生成二维工程图、零部件三维图，实现系统相关数值的自动装配，将参数输入至系统，计算摩擦副尺寸，主要参 数包括动静环宽度、内外径、端面线速度等，控制二维工程图标注与尺寸，对话框按钮显示尺寸差异、尺寸公差、尺寸移动情况 等，为摩擦副尺寸计算设计运行程序，以此提升设计效率，增强总体运行效益。
Parameter Selection of Mechanical Seal Based on Pro/E
Zhou Bo，Zhao Yu，Zhang Haifeng
(715 Research Institute，China Shipbuilding Corporation，Hangzhou 411105.China )
Abstract：In order to effectively promote the design of mechanical seals，the Pro/E development and design tool was used to design theautomatic device system，combined the actual design requirements of the system，the relevant numerical calculations were effectively carried out，the Pro/TOOLKIT program was used to convert the external parameters into internal parameters，and a new model form was built，and the goal ofparametric design was achieved，using Pro/E's own relational function，a new relational expression was built，the linkage between the internalparameters and external parameters of the Pro/E system was realized.The relational expressions of dynamic and static rings were set，andcombine mechanical the actual situation of the seal was adjusted，automatically generated two -dimensional engineering drawings and three-dimensional drawings of components in the system，automatic assembly of system-related values was realized，input parameters into the system，and calculated the size of the friction pair，the main parameters included the width of the dynamic and static rings，the inner and outerdiameters，end surface line speed，etc.，controlled the annotation and size of the two -dimensional engineering drawing，the dialog buttondisplayed the size difference，size tolerance，size movement，etc.，designed the operation program for the size calculation of the friction pair，so asto improve the design efficiency and enhance the overall operation efficiency.
Key words：Pro/E;mechanical seal;parameter selection;three-dimensional model
0 引言
机械密封在很多部件设计中均有应用，例如压缩机、泵、反应搅拌釜等多种类型的旋转式流体机械等，当前在石化领域中被广泛应用。机械密封指的是解决机体与旋转轴之间密封的装置，利用弹性元件对弹性元件压力与预紧介质压力进行压紧处理。机械密封设计过程中，为了达到良好的运行效益，本文提出运用Pro/E 进行参数的优化设计，为了计算机械密封参数，设计了Pro/ Toolkit 二次开发工具，对机械零部件的参数应用设计了相应的开发程序，对传统设计方式进行改良与优化，减少零部件设计中的重复劳动，以此缩短产品的开发周期，优化参数设计，促进产品的系列化设计与生产。结合具体运行场景与需求，输入各项参数进行必要的相关设置，为用户提供自定义程度及不同程序的链接方式，添加菜 单按照运行需求设置动作函数，编制运行程序，在菜单中进行适当调节。在自定义程序中设计相关参数，进行不同参数的编译，利用VC ++计算得出数据，将数据最 终上传至Pro/E 数据库。结合参数设计模型，在Pro/E中得出最终的计算模型，计算摩擦副尺寸，主要参数有动静环宽度、内外径、端面线速度等，在具体计算过程 中结合实际情况进行一定调整。
1 机械密封系统概述
机械密封参数化系统设计过程中首先利用Pro/E 建造三维模型，使用Pro/E 编写系统运行程序，与外部运行需求相结合进行相应设计，保证Pro/E 软件与外部操 作界面之间的有效统一，以此促进零件的参数化造型设 计。在人机交互界面中结合系统实际运行需求，针对系统实际运行情况，输入相应的参数，重点选择并设计标准件参数，由此得出三维零件模型，并对此计算结构参 数，在系统运行之下，生成最终的零件图与工程图。利 用Pro/E 数据库完成数据的双向传递，并通过主程序调 用相关的运行模块[1]。
在运行过程中为用户提供了自定义程度以及不同程序之间的链接方式。在添加菜单之后，按照实际运行需求设置相应的动作函数。用户可以自行编制相应的运行程序，并在菜单中予以调用。在自定义程序中设计相关 的参数，并注重参数之间的编译，由此通过VC ++ 计算 得出最终的数据，并将数据最终上传至Pro/E 数据库[2]。
2 基于Pro/E 的机械密封参数化系统三维零件设计
2.1 机械密封工作参数
在机械密封设计中，为了达到良好的密封效果，要 求精准设计动静环，以此促进零件参数化。零件设计的主要构成部分有轴套设计、摩擦副设计、推环设计、弹簧座设计、卡环设计、O 型面设计、弹赞设计、压盖设计等，O 型面设计则主要包括动环处密封围设计、压盖 处密封圈设计。在系统运行过程中，结合实际运行需求， 将各项参数输入系统之中，在对话框中设置相关设置， 例如介质压力2.0 MPa、轴径初始定义设置55 mm、转速 2 000 r/min，在具体作业中用户可结合自身实际情况灵 活进行修改与设置。结合设置的参数，对模型进行更改 设计，在Pro/E 中得出想要的模型，语句表示如下：在 将参数输入至系统之后，计算摩擦副尺寸。设计过程中主要的参数有动静环宽度、内外径、端面线速度等。为摩擦副尺寸的计算设计相应的运行程序[3-5]，表示如下： if( zhoujing<20 ) kuandu =3;
Xiuzhengyinzi =0.024 *zhoujing;//得出修正因子 m_ donghuankuandu = kuandu + xiuzhengyinzi;//得出动环宽度
m_jihuankuandu =kuandu -0.017 *xiuzhengyinzi;//得出静环宽度
m_donghuanneijing=zhoujing +4;//得出动环内径 m_donghuanwaijing=m_donghuanneijing+3 *m_donghua-
nkuandu;//得出动环外径
m_jihuanneijing=zhoujing +4;//得出静环内径 m_jihuanwaijing =m_jihuanneijing +3 * m_jihuankuandu;//得出静环外径
m_duanmianxiansudu =4.61 * ( m_jihuanneijing +m_jihuan-waijing) * zhuansu;//得出端面线速度
2.2 摩擦副结构参数设计
轴径具体数值会在一定程度上影响摩擦副结构参数，主要包括安全间隙、摩擦副环带宽度、动环磨损补偿长度、静环轴向安装尺寸等，在具体设计过程中利用IF … ELSE 关系式构建三维模型样板，从而正确处理几个参数 与轴径之间的关系，并在其他几个参数设计过程中，同时采用等式关系，并对各个参数的实际运行情况进行一 定约束[6-8] 。机械密封摩擦副结构参数取值如表1所示。
2.3 构建关联参数关系
研究中构建三维模型样本，将参数分为独立参数与 非独立参数两种类型，其中独立参数包括压盖内径、O 形圈尺寸等。将其他参数作为非独立参数进行分析，在具体参数设计过程中用户可以结合自身实际情况进行设计，如表2所示。
Pro/E 建模过程中，操作系统会按照d 0 、d 1 、d 2 等默认符号给特征的内部参数进行命名，以此正确处理 三维模型几何尺寸与拓扑关系，此时数值的设置与外部 参数无关[9]。用户为了对控制模型进行一定操作与控制， 实现参数化设计效果，要求实现内部参数与外部参数之 间的有效联系，为用户提供自定义修改参数的可能性，通过利用Pro/TOOLKIT 程序把外部参数传递给内部参数，由此构建一种新的模型形式，实现参数化设计目标。
结合Pro/E 自带关系式功能构建一种新的关系式，实现Pro/E 系统内部参数与外部参数之间的有效联动，有效设置动环、静环的关系式，并结合机械密封的实际情况做出一定的调整，从而达到良好的设计效果[10] 。
2.4 依据设计数值更新模型
在模型对话框中进行一定操作，将数据代入之后得 出三维模型，结合参数尺寸对构建的模型进行一定更改。 此时用户若对数据存在一定疑问，则在编辑框中及时进行修稿与操作。其中主要的参数包括内径数值、外径数值、静环宽度等。在Pro/E 中构建三维模型模板，在参 数栏目中设置模型尺寸参数，例如“JN”“JK”“JW” 等，在设置过程中要求保证尺寸参数与模型参数的初始数值一致。
并将参数名字与模型尺寸利用赋值语句构建一定的关联[11] 。表示如下：
ProMdlWindowGet ( m_proeMdl，&w_id);
ProSolidRegenerate( ProSolid ( 0.04 *m _ proeMdl )，PRO _ B _TRUE );
在参数化设计过程中，要求初始化模型指针，得出指向参数对象的指针。在这一过程中运用到的主要参数有ProWindowCurrentGet、ProParam-eterInit、Pro-MdlCurrentGet、ProMdl-ToModelitem 等。在得出模型指针之后，利用ProParameterValueGet 函数得出参数对象数值。并利用ProSolidRegenerate函数重新构建一种新的模型，最终生成静环三维零件图，如图1所示。
3 基于Pro/E 的机械密封的工程图制备
3.1 得出最终的工程图
在产品设计过程中，要求结合实际设计需求构建相应 的三维模型，并据此生成最终的二维工程图。在工程图对 话框中能够显示视图位置，在编辑框中输入数据移动视 图，在管理过程中用户能够有效控制视图与页面，增强工程图设计的实用性与美观性。工程图生成过程中主要运用的函数有ProDrawingViewScaleGet、ProDrawingViewMove、 ProDrawingViewNameGet、ProDrawingViewOutlineGet 等[12]。
3.2 显示视图尺寸
在Pro/E 菜单“视图”下“显示及拭除”页面中，对二维工程图标注与尺寸进行管理控制。在对话框按钮操作中能够显示尺寸差异、尺寸公差、尺寸移动情况等， 具体作业中的相关运行程序如下：
ProSelectionViewGet( p_sel [ 1 ]，&view);//得出所选择尺寸的视图句柄
ProSelectionModelitemGet( p_ sel [ 3 ]，&dim );//得出所选择尺寸的指针
if( ProMousePickGet( PRO_ANY_BUTTON，&btn，loc )!= PRO_TK_NO_ERROR) return( -3 );//得用鼠标拾取位置 ProDrawingDimensionMove( p_drw，&dim，loc );//把尺寸标注移至新的位置
ProDimensionShow(&dim，view，p_drw，NULL) [8 ];//得出显示尺寸
3.3 制造工程图表格
在工程图表格栏中显示标题栏、组件以及零件的相关信息等，在具体作业中用户可以结合自身实际需求设 置表格列数与行数，并在编辑的对话框中输入相应内容，由此通过系统系统自动运算得出静环工程情况。在Pro/Toolkit 应用程序中设置了一个ProDwgtable 列表，这一过程中运用的主要函数有ProDwgtabledataColumnsSet、ProDwgtabledataSizetypeSet、ProDwgtable-dataOriginSet 、 ProDwgtable-dataRowsSet、ProDrawing-TableCreate 等[13] 。 将实际数值输入计算函数之中进行分析，结合不同函数 之下得到的数据，制作最终的工程图表格，从而对设备运行提供数据表格支持。
3.4 自动装配流程
在将各项参数输入之后，为了达到整体上良好的运 行效果，要求精准分析各项设备的运行情况，进行不同 设备之间的有效组合，促进不同设备之间的有效装备， 通过对参数的分析，最终达到理想的装配效果。在UI 对 话框中设计用户界面，利用此种开发工具优化人际交互， 主要包括对话框文件与相应的控制程序等，在编写对话框时应当注意保持与资源文件名一致。不同零部件之间 的装配关系包括轴孔约束、完全约束、基准面对其约束 等。机械密封零部件主要采用基准面对齐设计方式。并对其运行设计相应的运行程序。
在运行程序设置完成之后，满足系统运行需求，收 集实际运行中的一些基础性数据，利用参数对实际数据 进行精准测算与分析，及时调整各项参数与数据，从而 得出最终适宜的数据，实现不同部件之间的完美装配。 在具体装配过程中，要求逐一装配各个零部件，并在零 部件建模完成之后，利用Pro/E 基准生成工具对基准平 面进行辅助测量。对编程约束条件进行编程设计，并得 到最终的装配函数[14] 。
4 结束语
本文为了计算机械密封参数，设计了Pro/Toolkit 二 次开发工具，对机械零部件的参数应用设计了相应的开 发程序，以此促进产品的系列化设计与生产。机械密封 参数化设计具有较强的通用性，在设计过程中显著拓展 了Pro/E 功能，为了促进设备运行达到良好的综合效果，要求优化轴套设计、摩擦副设计、推环设计、弹簧座设计、卡环设计、O 型面设计、弹赞设计、压盖设计等，O 型面设计包括动环处密封围设计、压盖处密封圈设计， 构建三维模型样本，分别设计独立参数与非独立参数， 独立参数包括压盖内径、O 形圈尺寸等，实现参数化设 计目标，利用Pro/E 自带关系式功能实现不同要素之间 的有效组合，实现Pro/E 系统内部参数与外部参数的联 动，设置动环、静环的关系式，从而提升零部件设计效 率，为大规模设计与运用提供了可能性。
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