基于UG平台的三牙轮钻头CAD系统研究

文章以UG为开发平台,采用参数化设计思想开发了一套三牙轮钻头CAD系统。进行了牙轮钻头CAD系统结构及开发原理研究,并针对实例运用参数设计及特征造型的基本原理,对牙轮钻头牙轮、牙齿及齿槽进行了造型,同时实现了牙轮与牙齿的装配以及三个牙轮的虚拟装配。该系统界面简洁直观、操作方便、具有良好的人机交互及可扩充性和移植性。本研究为进一步实现在UG平台下开发更加完善的三牙轮钻头CAD系统提供了研究基础。     

基于UG平台的钻头牙轮参数化设计方法

以UG为二次开发平台,利用UG提供的二次开发工具UG/OPENGRIP与UG/OPEN API共同开发了钻头牙轮的参数化设计模块。详细介绍了开发模块的数据接口,以及使用UG/OPEN API读取牙轮数据参数,建立了牙轮二维轮廓,并用UG/OPENAPI函数调用GRIP程序旋转生成牙轮的三维回转实体并完成牙轮顶部的切顶斜面。利用牙轮轮廓资料参数的输入,可以快速进行牙轮基体的三维实体造型,极大地提高钻头牙轮的设计质量与设计效率,并为在UG环境下开发整个三牙轮钻头的CAD系统提供基础。     

机械CAD的发展水平与趋势──机械CAD技术的理论(方法)与实践(一)

机械CAD的主要内容包括计算机造型及工程图纸绘制，分析及评价，工程数据库的建立与应用。机械CAD技术可使机械产品的设计周期缩短60％～80％，工艺周期缩短80％～90％，降低设计成本13％～30％。从CAD／CAM集成技术等五个方面阐述了80年代以来机械CAD技术的发展与突破，并从特征化的建模技术等七个方面说明了CAD／CAM技术发展的总趋势。     

三牙轮钻头啮合设计的新方法

针对三牙轮钻头传统的二维啮合设计方法的低效率和二维啮合图的不真实性，开发出一个三牙轮钻头啮合设计新程序。利用新程序可对啮合图上的牙齿布置进行动态联动修改，画出真实啮合间隙分布图，还可进行真实啮合间隙的计算。计算结果表明，新程序啮合设计效率比手工方法提高２０～４０倍，比人机交互法提高６～１０倍，计算出的啮合间隙是真实可信的。     

牙轮钻头的参数化设计

牙轮钻头结构复杂 ,设计困难 ,使用普通的计算机辅助设计方法难以收到理想的效果。为此 ,研究了牙轮钻头参数化设计方法。设计中 ,根据牙轮钻头的结构特点 ,用Pro/E软件建立特征模型 ,然后利用Pro/E的Program模块编程 ,采用数据文件与Pro/E模型交换数据 ,达到从特征模型中根据用户输入的参数而自动地在Pro/E中生成牙轮钻头的三维实体和二维加工图的目的 ,从而使设计人员从大量繁琐的绘图及计算工作中解脱出来。参数化设计软件的应用结果证明 ,该设计方法简单易行 ,提高了设计效率 ,降低了设计成本 ,对设计质量提供了可靠的保证 ,同时对其它机械零件的设计也有借鉴价值     

闸阀CAD/CAM系统的研究

提出闸门CAD／CAM系统应具有优化设计、有限元分析、参数设计、自动绘图和计算机辅助制造等功能,由此开发设计了闸阀CAD／CAM系统。系统采用设计计算、分析、动态图库、CAM等模块来满足功能要求,并采用具有实时数据交换功能的动态数据库将各个模块联系在一起。在设计计算中,各零件的设计采用参数驱动的概念模式,由系列化的尺寸参数驱动产生具体模型;在数控编程中,根据零件的特征,系统提供了三种粗切削的方式。可通过三种仿真形式验证NC程序的正确性和有效性。     

牙轮钻头CAD原理及其方法

主要介绍计算机辅助牙轮钻头设计的全套软件的内容、原理和特点。这套软件是以空间解析几何原理为基础,以参数式绘图方法为主,以模块绘图和交互式绘图为补充,是按照牙轮钻头空间啮合图、总装图和各零件图的设计与绘图要求而编制程序的。     

单牙轮钻头井底轨迹分析

牙轮钻头的井底轨迹是牙轮钻头破岩的重要特征，以前钻头的井底轨迹主要通过实验获得，费时费力。文章通过计算机仿真来绘制单牙轮钻头的井底轨迹，并分析了钻头结构参数对井底轨迹形成的影响，找出了影响井底轨迹形成的主要结构参数。单牙轮钻头仿真的井底轨迹与台架试验的井底轨迹进行对比，证明仿真结果的正确性，仿真方法的可行性，能够对以后的钻头设计具有指导性建议。     

三牙轮钻头数控编程管理系统

三牙轮钻头数控编程综合管理系统是基于FOXPROW2．5／WINDOWS小型关系数据库语言而建立的牙轮，牙掌数据库，可实现对NC文档原始数据 的追加，修改，删除，浏览，报表输出和数据库维持等功能，具有查询方便，快速和数据不易丢失等特点。另外以EXPEDITE3－D／WINDOWS计算机辅助制造系统为基础建立的三牙轮钻头生产所需的刀具数据库和刀具图库，极大地满足了编程人员要求，还能防止加工过程中的刀具干涉。     

复合钻井条件下三牙轮钻头的运动仿真

运用计算机仿真技术来描述三牙轮钻头在复合钻井条件下的运动规律和工作状况，从而减少与复合钻井相关的三牙轮钻头的研发设计工作量，节约成本。在复合钻井条件下三牙轮钻头运动学分析基础上建立其数学模型及仿真模型，并采用FORTRAN语言设计和编写仿真程序。选取不同的复合钻井的钻进参数来进行仿真实验，并对数据进行了分析。结果表明，该仿真程序能较好地模仿钻头的运动情况，也为进一步深入研究复合钻井条件下三牙轮钻头的工作状况奠定了基础。     

盘形钻头复合破岩实验研究

在研究８１／２英寸ＸＨＰ５三牙镶齿钻头结构尺寸的基础上，设计了３种齿形参数不同的盘形钻头。在复合破岩实验机上实验了８１／２英寸ＸＨＰ５三牙轮镶齿钻头和盘形钻头各齿圈间距、牙轮刃间角、齿顶宽及牙轮轴线平移量等特性参数破岩效果的影响。实验数据统计表明，对于四川二迭系这样的极硬地层，８１／２英寸ＸＨＰ５三牙轮镶砂破岩效果并不好，钻头在有无偏移情况下钻压和扭矩都比条形齿圈的较大，而破岩体积却较小；盘形钻头     

基于PRO／E的PDC钻头三维参数化布齿设计

介绍了在PRO／E中利用自定义特征功能实现PDC钻头三维参数化布齿设计的方法，详述了利用PDC钻头布齿设计参数表完成布齿结构三维实体模型的过程。理论计算结果表明，利用这种参数化建模方法完成的PDC钻头三雏布齿模型是精确、可靠的。该方法为大幅度提高PDC钻头布齿设计的效率、提高PDC钻头新产品开发工作的综合效率提供了一种有效的途径。     

牙轮钻头实体模型的建立方法

分析了牙轮钻头的结构特点，介绍了应用PRO／E软件进行牙轮钻头零件造型和装配的方法，并用这些方法实现了钻头的数字化设计和装配。     

焊管轧辊CAD/CAPP技术的应用

焊管轧辊质量直接影响着焊管产品的质量。焊管产品规格的多样化对轧辊的设计提出了更高的要求。基于计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助工艺设计(CAPP)开发了一种焊管轧辊设计系统。介绍了该系统的功能和参数设计方法。该系统的使用能大大减轻设计人员的劳动强度,提高设计效率和设计质量。     

牙轮钻头牙齿外形的计算机描述

根据牙轮钻头牙齿的形状特点及结构参数，利用空间解析几何方法，建立了能在计算机上详细描述牙齿形状特点及尺寸大小的数学模型，实现了楔形齿、勺形齿、偏顶勺形齿等钻头牙齿外形的计算机描述。这种模型是牙轮钻头工作行为的计算机仿真研究及钻头与岩石互作用仿真研究的基础模型之一。     

焊管轧辊孔型设计的现状分析

介绍了焊管轧辊孔型设计的现状,讨论了COPRA系统软件、基于AutoCAD的轧辊CAD／CAPP系统、基于CATIA的焊管轧辊孔型设计方法。分析了COPRA软件系统和AutoCAD软件的特点,介绍了轧辊CAMCAPP系统的结构。实际应用表明,采用计算机辅助设计和计算机辅助制造技术设计焊管和冷弯型钢轧辊,可提高型材的成型质量,增加型材品种。     

盘式钻头破岩机理仿真分析

盘式钻头是一种新型齿形三牙轮钻头，其齿面制成与牙轮母线垂直的圆环形连续齿圈，改变了牙齿与岩石的作用特点及其破岩机理。利用牙轮钻头几何模型及计算机仿真技术，建立了盘式钻头与井底岩石互作用仿真模型、盘式钻头齿形几何模型及盘式齿形离散模型等，编制了盘式钻头与岩石互作用仿真分析软件。由仿真计算得到了给定结构参数的盘式钻头与给定岩石互作用后的井底模式。通过单齿圈复合破岩实验，得到了盘式钻头实际钻井时的井底模式，它与采用计算机仿真软件的仿真结果很相近，验证了仿真模型的正确性，为盘式钻头设计提供了新方法。     

PDC钻头CAD系统研究与开发

借助Visual C 6.0软件和Pro/ENGINEER二次开发工具Pro/TOOLKIT开发了集参数化设计、自动装配和数据管理于一体的PDC钻头CAD系统.介绍了面向对象--PDC钻头CAD系统的总体技术,给出了其体系结构,建模、装配、数据管理等子系统的构成和功能,分析了PDC钻头参数化和智能布齿设计的关键技术及解决方案.该系统将有助于改变国内钻头产品的设计研制思路,缩短开发周期,提高国内钻头产品的设计水平.     

三牙轮钻头钻进时钻柱轴向振动的特征

由于三牙轮钻头的特殊几何结构,钻进过程中在岩层顶部容易形成一个三脊状井底,正是这一三脊状井底,当钻头旋转一周时钻柱轴向三次凸凹变化,由此在轴向产生1倍、2倍和3倍及其更高次倍于转盘转速rpm的谐波振动.另外,三牙轮钻头与地层作用破岩时牙轮牙齿产生啮合振动,由于三脊状井底对啮合振动进行幅度调制形成调幅信号,根据调幅信号的频率特征,振动信号在频域表现为具有一定边带的一束谱线,它是钻头工作正常的“健康信号”.本文总结出了三牙轮钻头钻柱轴向振动的一般规律,并通过华北油田固108井实际测量数据分析,这一特征已经得到现场数据的验证.     

DS技术在钻头应力分析中的应用

ADS是一种C语言编写的用于开发AutoCAD的应用程序系统，VB是Windows环境的开发工具，提供了VB ADS函数。利用VB ADS程序向Auto CAD发送命令可生成三维网面图形。阐述了应用VB ADS程序建立三维图形的基本方法和程序。介绍了这种方法在三牙轮钻头应力计算和分析中的应用，并给出应用此方法绘制的三牙轮钻头滑动轴承油膜压力三维图形，以及滚动轴承直线型滚动体和直线与圆弧相交型滚动体接触应力三维图形。这种方法也可用于其它机械零件的有限元分析。