波纹膨胀节的设计软件研究

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波纹膨胀节是工业管道配管技术必备装置，因其核心元件波纹管采用多层薄壁（0.6～1.2mm）耐蚀合金，又成为管道配管中最薄弱环节。在行业技术标准GB/T12777-2008《金属波纹管膨胀节通用技术条件》中，仅对设计计算、强度校核及产品结构等提出了安全质量要求，而对管路配管系统未做技术要求。而波纹膨胀节的设计恰恰是以管路系统应力转化为支持的，本软件将管道系统应力和管路应力分析与波纹膨胀节应力分析，通过CAESARⅡ《管路系统设计分析软件》、波纹管设计软件和波纹膨胀节材料库、波纹管模具库等有机整合后，完成对波纹管膨胀节的有限元分析和结构设计，科学的实现了对管路系统应力对波纹膨胀节产品的转化。填补了工艺配管技术中波纹膨胀节设计空白。项目实施将工艺管路和管道与配管技术有机转化成一体，从而使波纹膨胀节设计更具有符合性、科学性、可靠性。金属波纹管及翅片式波纹管在内燃机冷却器中的应用，在汽柴油发动机冷却器壳体内或冷却芯子的两管板间安装1~1000根带有间断性凸凹状金属波纹管，采用扩管法、焊接法等方法将其固定在一端管板上，使冷却介质的流动状态发生改变，达到提高传热系数，增加传热效率。该发明构思新奇、工艺实用、成本低廉、性能可靠、传热效率高、不结垢、寿命长、热应力小。实现思路如下：

软件具体实施技术路线

1）该软件以德国CAESARⅡ《管路系统设计分析软件》为基础，针对不同工艺管路和管道的工况进行整体有限元分析，通过CAE－SARⅡ《管路系统设计分析软件》完成管路和管道应力集结点分析，然后对集结点应力转化为波纹管应力和波纹膨胀节结构设计依据。输出分析报表并对错误节点进行提示。2）该软件通过波纹管设计软件（GB/T12777-2008《金属波纹管膨胀节通用技术条件》）和建立的产品材料库、波纹管模具库，完成波纹管参数化设计。3）该软件采用INVEN－TOR软件对波纹膨胀节结构进行优化设计，使其生成波纹膨胀节三维空间图型，从而确立波纹膨胀节使用、运行、安装状态。同时，将其转化为机械平面图样和生成产品零部件图样。4）通过工艺设计软件，将零部件图样，完成工艺路线设计和工艺工步设计。5）生成生产制造用全部技术文件。

软件的应用

通过该关键研发完成，应用于企业波纹膨胀节产品设计、生产制造与管理、质量控制和追溯性管理。1）通过CAESARⅡ《管路系统设计分析软件》、波纹管设计软件、材料库软件、模具库软件、INVENTOR软件的整体设计，科学有效的将波纹膨胀节设计与管路及管道系统设计整合一体。特别是IN－VENTOR软件将波纹膨胀节总体设计转化为零部件设计，使其完成了产品标准化设计，大大降低了设计成本，减少了人为不确定因素影响，使膨胀节设计更具有完整性、统一性和通用性。大大推进了企业标准化工作的建设。对企业实现标准化作业、推进生产标准化管理、控制质量成本都具有深远意义。2）通过波纹管设计软件、材料库软件、模具库软件建立，完成了对材料、模具的规范化管理，能有效控制材料成本和模具维护与管理。3）通过INVENTOR软件，使波纹膨胀节直接生产产品制造用零部件图样和工艺技术文件。直接转化为生产、检验控制文件。4）项目实现了技术设计、质量控制、生产制造、应用追溯一体化。（本文作者：曹晓娜 单位：秦皇岛北方管业有限公司）