寧廷州¹，侯書林^2，3

(1.棗莊學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，山東棗莊，277160；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，北京，100083；3.塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆阿拉爾，843300)

　　摘要：生物質(zhì)環(huán)模成型機(jī)可以將粉碎后的農(nóng)林廢棄物在一定外力作用下壓縮致密成具有一定形狀、長(zhǎng)度和密度的顆粒燃料，廣泛用于發(fā)電廠、鍋爐、炊事取暖等場(chǎng)合。環(huán)模和壓輥是生物質(zhì)環(huán)模成型機(jī)的關(guān)鍵零部件，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，建模過(guò)程繁瑣。本文基于Visual Basic 6.0和SolidWorks 2016對(duì)生物質(zhì)環(huán)模成型機(jī)的關(guān)鍵零部件進(jìn)行參數(shù)化建模，運(yùn)用SolidWorks 2016實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)環(huán)模成型機(jī)關(guān)鍵零部件的自動(dòng)建模和更新，對(duì)于提高生物質(zhì)環(huán)模成型機(jī)關(guān)鍵零部件的建模效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　生物質(zhì)固化成型技術(shù)是指將粉碎后的生物質(zhì)物料在一定溫度、外力作用下將其壓縮致密成具有一定形狀、長(zhǎng)度和密度的顆粒、棒料、塊料等燃料^[1]。生物質(zhì)固化成型設(shè)備主要有螺旋擠壓式、活塞沖壓式和模輥式三類^[2]。其中模輥式成型機(jī)具有生產(chǎn)率高、原料適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)^[3-4]，因此得到了廣泛的關(guān)注。

　　環(huán)模和壓輥是生物質(zhì)環(huán)模成型機(jī)的關(guān)鍵零部件，也是生物質(zhì)環(huán)模成型機(jī)的易損件^[5]，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，建模過(guò)程繁瑣。為此，崔志^[6]基于VC++6.0和Pro/E對(duì)生物質(zhì)固化成型技術(shù)二次開發(fā)進(jìn)行了研究，開發(fā)了環(huán)模和壓輥的參數(shù)化建模程序；谷志新[7]基于Pro/E，將環(huán)模參數(shù)和模型尺寸關(guān)聯(lián)，通過(guò)編輯關(guān)系式實(shí)現(xiàn)了環(huán)模的參數(shù)化建模；張海鷹^[8]采用編程語(yǔ)言Visual Basic.Net對(duì)通用三維建模軟件SolidWorks進(jìn)行了二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了常溫開模成型機(jī)的快捷設(shè)計(jì)；郭微^[9]以壓塊機(jī)為研究對(duì)象，開發(fā)了基于UG的壓塊機(jī)參數(shù)化零件庫(kù)軟件。

　　本文基于Visual Basic 6.0和SolidWorks 2016對(duì)生物質(zhì)環(huán)模成型機(jī)的關(guān)鍵零部件進(jìn)行參數(shù)化建模，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)環(huán)模成型機(jī)關(guān)鍵零部件的自動(dòng)建模和更新。

　　1結(jié)構(gòu)與工作原理

　　1.1成型機(jī)結(jié)構(gòu)

　　生物質(zhì)環(huán)模成型機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由喂料器、調(diào)質(zhì)器、顆粒制造器等組成。

　　1.2成型機(jī)工作原理

　　如圖1所示，生物質(zhì)環(huán)模成型機(jī)主要由壓輥和環(huán)模2大關(guān)鍵組成部分。其中，壓輥一般是繞自身的軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，且在它的外圓表面上開設(shè)有齒或槽，既有利于生物質(zhì)物料的壓入，還可以防止打滑。生物質(zhì)物料落入壓輥和環(huán)模之間時(shí)，由于兩者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故可使得生物質(zhì)物料連續(xù)不斷地壓入環(huán)模圓周表面上的成型孔內(nèi)擠出。在出料口處安裝有切斷裝置，在切刀的作用下切斷成具有一定長(zhǎng)度的生物質(zhì)顆粒燃料^[10]。

　　2參數(shù)化建模軟件與過(guò)程

　　2.1建模軟件

　　SolidWorks 2016不僅有強(qiáng)大的三維建模功能，還為操作者提供了豐富的應(yīng)用程序編程接口(API)，通過(guò)調(diào)用這些API，可以使用程序語(yǔ)言描述一些重復(fù)單調(diào)的操作。能夠支持OLE和COM的編程語(yǔ)言(如Visual Basic 6.0、C++等)都可以作為SolidWorks 2016的二次開發(fā)工具。

　　2.2編程語(yǔ)言

　　Visual Basic 6.0是一種可視化的、面向?qū)ο蟮母呒?jí)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言。利用Visual Basic 6.0對(duì)SolidWorks 2016進(jìn)行二次開發(fā)時(shí)，不用編寫大量界面代碼，只需要根據(jù)具體設(shè)計(jì)要求，利用系統(tǒng)所提供的控件，在界面上放置對(duì)象控件，并完成相應(yīng)的對(duì)象控件的屬性設(shè)置和程序編寫。

　　2.3參數(shù)化建模過(guò)程

　　參數(shù)化建模過(guò)程如圖2所示，主要包括：在SolidWorks 2016中建立實(shí)體模型圖、在方程式中獲取各變量、在Visual Basic 6.0的參數(shù)化界面中添加窗體、編寫程序并調(diào)試等內(nèi)容，最后創(chuàng)建一套生物質(zhì)環(huán)模成型機(jī)關(guān)鍵零部件的參數(shù)化建模程序^[11]。

　　用戶通過(guò)生物質(zhì)環(huán)模成型機(jī)關(guān)鍵零部件參數(shù)化程序可快速進(jìn)入交互式設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面，按照所需要求，輸入相應(yīng)參數(shù)數(shù)據(jù)即可對(duì)模型進(jìn)行整體建模，最終輸出零部件的三維模型。

　　3參數(shù)化的具體實(shí)現(xiàn)

　　3.1環(huán)模的參數(shù)化建模

　　3.1.1環(huán)模參數(shù)化過(guò)程

　　首先，通過(guò)SolidWorks 2016對(duì)環(huán)模進(jìn)行實(shí)體建模，主要涉及模體的旋轉(zhuǎn)、孔1的拉伸切除、孔1的線性和圓周陣列、孔2的拉伸切除、孔2的線性和圓周陣列等指令。

　　其次，為便于編程，通過(guò)‘方程式、整體變量及尺寸’功能提取環(huán)模實(shí)體模型的參數(shù)化建模參數(shù)。

　　最后，根據(jù)上述方程式結(jié)果，采用Visual Basic 6.0進(jìn)行編程，并啟動(dòng)Visual Basic 6.0，點(diǎn)擊文件-新建-標(biāo)準(zhǔn).EXE，添加16個(gè)文本框，16個(gè)標(biāo)簽框和一個(gè)‘創(chuàng)建’按鈕，并修改它們的屬性。其中環(huán)模的幾何參數(shù)有內(nèi)徑R2，外徑R1，模體寬度B2，總寬度B1，孔徑r，初孔定位1h1，線性陣列1n1，陣列間隔l，圓周陣列c，內(nèi)環(huán)寬b1，初孔定位2h2，線性陣列2n2和基準(zhǔn)面角度j，如圖3所示。

　　3.1.2環(huán)模參數(shù)化實(shí)例

　　環(huán)模(圖3)參數(shù)化建模窗口中，輸入需要的尺寸參數(shù)，當(dāng)所有零件尺寸輸入完成后，點(diǎn)擊‘創(chuàng)建’，即可生成所需要的環(huán)模模型，如圖4所示。該環(huán)模模型的相關(guān)參數(shù)為：內(nèi)徑R2=200mm，外徑R1=260mm，模體寬度B2=170mm，總寬度B1=200mm，孔徑r=6mm，初孔定位h1=10mm，線性陣列n1=14個(gè)，陣列間隔l=10mm，圓周陣列c=90個(gè)，內(nèi)寬度b1=40mm，初孔定位h2=15mm，線性陣列n2=13個(gè)，基準(zhǔn)面角度為0.159rad。

　　3.2壓輥的參數(shù)化建模

　　3.2.1壓輥參數(shù)化建模過(guò)程

　　壓輥參數(shù)化建模窗口如圖5所示。首先，通過(guò)SolidWorks 2016對(duì)環(huán)模進(jìn)行實(shí)體建模，主要涉及壓輥體的拉伸、槽的拉伸切除、槽的圓周陣列等指令。其次，為便于編程，通過(guò)‘方程式、整體變量及尺寸’功能提取壓輥實(shí)體模型的參數(shù)化建模參數(shù)。最后，根據(jù)上述方程式結(jié)果，采用VisualBasic6.0進(jìn)行編程，并啟動(dòng)Visual Basic 6.0，點(diǎn)擊文件—新建—標(biāo)準(zhǔn).EXE，添加6個(gè)文本框，6個(gè)標(biāo)簽框和一個(gè)‘創(chuàng)建’按鈕，并修改它們的屬性。其中壓輥的幾何參數(shù)有外徑R1、內(nèi)徑R2、寬度B、齒數(shù)n、槽深h和槽寬b。

　　3.2.2壓輥參數(shù)化實(shí)例

　　在圖5所示的壓輥參數(shù)化建模窗口中，輸入需要的尺寸參數(shù)，當(dāng)所有零件尺寸輸入完成后，點(diǎn)擊‘創(chuàng)建’，即可生成所需要的壓輥模型，如圖6所示。該壓輥模型的相關(guān)參數(shù)為：內(nèi)徑R2=200mm，外徑R1=260mm，寬度B=200mm，齒數(shù)n=36個(gè)，槽深h=35mm，槽寬b=6.5mm。

　　4結(jié)論

　　基于SolidWorks 2016和Visual Basic 6.0實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)環(huán)模成型機(jī)關(guān)鍵零部件的參數(shù)化建模，包括環(huán)模的參數(shù)化設(shè)計(jì)和壓輥的參數(shù)化設(shè)計(jì)。通過(guò)開發(fā)的程序，能直接修改環(huán)模、壓輥的三維模型數(shù)據(jù)，定制出新的環(huán)模、壓輥模型，有效地提高了生物質(zhì)環(huán)模成型機(jī)關(guān)鍵零部件的建模效率。

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