攪拌混合設備在食品工程、化學工程、生物工程等行業(yè)中使用非常普遍，它們對工藝效果、產品質量有著重要影響。隨著生產工藝的逐步完善和成熟，攪拌混合設備的工藝參數、結構型式等趨于穩(wěn)定，特別是在工藝操作條件相同僅處理量不同的情況下，這類設備往往只是外形尺寸、容積、功率大小的差別，設備的裝配結構、零部件數量及種類基本相同。這就為攪拌混合設備的標準化、規(guī)范化和模塊化設計提供了必要條件。本文簡單介紹一下攪拌混合設備三維參數化 CAD 系統(tǒng)的研制情況。

一、構建知識數據庫

（1） 單元操作模型的確立和完善

對攪拌混合設備在整個工藝流程中所起作用做定性分析，并建立起該設備的數學模型。

（2） 設備裝配結構的確立和完善

設備的工藝用途確定后，就可對設備的裝配結構進行確定和完善。常見的攪拌混合設備一般包含有如下部件：筒體、封頭、傳動裝置、攪拌裝置、軸封裝置、接管、附件（手孔、人孔、視鏡等）。

二、系統(tǒng)流程規(guī)劃

攪拌混合設備的具體設計大致包含工藝計算、設備設計和工程繪圖 3 個階段。如下圖：

三、設備設計模塊

工藝計算后的設計方案作為設備設計的原始條件。首先從工藝模型數據庫中檢索確認和完成總體結構，再結合設備設計數據庫進行具體的零部件設計，主要的設計內容包括： 筒體和封頭設計、攪拌裝置設計、傳動裝置設計、軸封裝置設計等。設計得到的結果保存到設計報表中，后續(xù) CAD 繪圖模塊從中讀取有關數據，繪制或自動生成設備工程圖。具體流程如下圖：

四、實例圖形數據庫

在具體的設計過程中，往往已經積累了大量的圖紙資料，因此，除了整理完善相關工藝數學模型和力學模型外，系統(tǒng)還要構建實例圖形數據庫。實例圖形數據庫及相關功能模塊相當于一個內置的 PDM 系統(tǒng)，同一工況下已有的圖紙不必再重新生成，甚至不必重新設計，直接通過有關接口檢索并調用即可，而全新設計的設備也可通過該數據庫調用諸如電機、減速機、攪拌槳葉、機架、聯(lián)軸器、密封件、法蘭等標準圖形，實現了設備的模塊化、標準化設計，終完成的圖紙又能作為新實例添加到實例設備數據庫中，充分利用設計成果，避免了多次重復設計。

實例圖形數據庫既包含了可以直接調用的成熟設備圖紙，還包含有參數化標準圖形庫，并和相關 CAD 系統(tǒng)自身的圖庫如資源中心等有機結合。參數化標準圖形庫是基于三維 CAD 系統(tǒng)創(chuàng)建的。這種參數化的三維圖庫可以做到“一次創(chuàng)建、使用”，而在其基礎上創(chuàng)建、

生成的三維零件模型或裝配體，又可以在 CAD系統(tǒng)內進行初步的有限元分析或動力學分析，必要時也可輸出到 ANSYS 進行更深入的分析。

五、結論

攪拌混合設備 CAD 系統(tǒng)基于知識數據庫實現了工藝計算、設備設計和繪圖的流程化和標準化，設計效率比一般的設計手段更高，也易于保證設計質量；設計結果能夠保存到知識數據庫的機制提高了系統(tǒng)的可擴展性，減少了重復設計的工作量。實例圖形數據庫的應用則實現了設備設計和繪圖過程的參數化、標準化和規(guī)范化，創(chuàng)建工程圖更加快捷、準確。