波紋膨脹節(jié)的設計軟件研究

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波紋膨脹節(jié)是工業(yè)管道配管技術必備裝置，因其核心元件波紋管采用多層薄壁（0.6～1.2mm）耐蝕合金，又成為管道配管中最薄弱環(huán)節(jié)。在行業(yè)技術標準GB/T12777-2008《金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術條件》中，僅對設計計算、強度校核及產品結構等提出了安全質量要求，而對管路配管系統(tǒng)未做技術要求。而波紋膨脹節(jié)的設計恰恰是以管路系統(tǒng)應力轉化為支持的，本軟件將管道系統(tǒng)應力和管路應力分析與波紋膨脹節(jié)應力分析，通過CAESARⅡ《管路系統(tǒng)設計分析軟件》、波紋管設計軟件和波紋膨脹節(jié)材料庫、波紋管模具庫等有機整合后，完成對波紋管膨脹節(jié)的有限元分析和結構設計，科學的實現(xiàn)了對管路系統(tǒng)應力對波紋膨脹節(jié)產品的轉化。填補了工藝配管技術中波紋膨脹節(jié)設計空白。項目實施將工藝管路和管道與配管技術有機轉化成一體，從而使波紋膨脹節(jié)設計更具有符合性、科學性、可靠性。金屬波紋管及翅片式波紋管在內燃機冷卻器中的應用，在汽柴油發(fā)動機冷卻器殼體內或冷卻芯子的兩管板間安裝1~1000根帶有間斷性凸凹狀金屬波紋管，采用擴管法、焊接法等方法將其固定在一端管板上，使冷卻介質的流動狀態(tài)發(fā)生改變，達到提高傳熱系數(shù)，增加傳熱效率。該發(fā)明構思新奇、工藝實用、成本低廉、性能可靠、傳熱效率高、不結垢、壽命長、熱應力小。實現(xiàn)思路如下：

軟件具體實施技術路線

1）該軟件以德國CAESARⅡ《管路系統(tǒng)設計分析軟件》為基礎，針對不同工藝管路和管道的工況進行整體有限元分析，通過CAE－SARⅡ《管路系統(tǒng)設計分析軟件》完成管路和管道應力集結點分析，然后對集結點應力轉化為波紋管應力和波紋膨脹節(jié)結構設計依據(jù)。輸出分析報表并對錯誤節(jié)點進行提示。2）該軟件通過波紋管設計軟件（GB/T12777-2008《金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術條件》）和建立的產品材料庫、波紋管模具庫，完成波紋管參數(shù)化設計。3）該軟件采用INVEN－TOR軟件對波紋膨脹節(jié)結構進行優(yōu)化設計，使其生成波紋膨脹節(jié)三維空間圖型，從而確立波紋膨脹節(jié)使用、運行、安裝狀態(tài)。同時，將其轉化為機械平面圖樣和生成產品零部件圖樣。4）通過工藝設計軟件，將零部件圖樣，完成工藝路線設計和工藝工步設計。5）生成生產制造用全部技術文件。

軟件的應用

通過該關鍵研發(fā)完成，應用于企業(yè)波紋膨脹節(jié)產品設計、生產制造與管理、質量控制和追溯性管理。1）通過CAESARⅡ《管路系統(tǒng)設計分析軟件》、波紋管設計軟件、材料庫軟件、模具庫軟件、INVENTOR軟件的整體設計，科學有效的將波紋膨脹節(jié)設計與管路及管道系統(tǒng)設計整合一體。特別是IN－VENTOR軟件將波紋膨脹節(jié)總體設計轉化為零部件設計，使其完成了產品標準化設計，大大降低了設計成本，減少了人為不確定因素影響，使膨脹節(jié)設計更具有完整性、統(tǒng)一性和通用性。大大推進了企業(yè)標準化工作的建設。對企業(yè)實現(xiàn)標準化作業(yè)、推進生產標準化管理、控制質量成本都具有深遠意義。2）通過波紋管設計軟件、材料庫軟件、模具庫軟件建立，完成了對材料、模具的規(guī)范化管理，能有效控制材料成本和模具維護與管理。3）通過INVENTOR軟件，使波紋膨脹節(jié)直接生產產品制造用零部件圖樣和工藝技術文件。直接轉化為生產、檢驗控制文件。4）項目實現(xiàn)了技術設計、質量控制、生產制造、應用追溯一體化。（本文作者：曹曉娜 單位：秦皇島北方管業(yè)有限公司）