UG環(huán)境下閘閥結(jié)構(gòu)的虛擬設(shè)計(jì)

徐 勇，孫元者

（溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系，浙江 溫州 325035）

閘閥是流體管路的控制裝置，用來(lái)切斷和接通管路中介質(zhì)、阻止管路中介質(zhì)倒流、調(diào)節(jié)管路中介質(zhì)的壓力和流量，以及改變管路中介質(zhì)的流動(dòng)方向等。閘閥的應(yīng)用非常普遍，結(jié)構(gòu)和種類眾多，由于材料、工藝和設(shè)計(jì)水平的限制，我國(guó)大多數(shù)閘閥設(shè)計(jì)和制造單位，仍采用半經(jīng)驗(yàn)、半理論的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，許多設(shè)計(jì)問(wèn)題不能在設(shè)計(jì)階段及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致了產(chǎn)品開發(fā)周期延長(zhǎng)，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶對(duì)產(chǎn)品的個(gè)性化和多樣化需求，影響了閘閥產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

1 閘閥的設(shè)計(jì)工具

隨著計(jì)算機(jī)硬件性能的提高和軟件價(jià)格的下降，使得進(jìn)行虛擬開發(fā)的工具非常多，常用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件有UG、Pro/E、Solid Works等等。本文采用UG進(jìn)行閘閥結(jié)構(gòu)的虛擬設(shè)計(jì)。

UG是美國(guó)UGS公司的主導(dǎo)產(chǎn)品，是全球應(yīng)用最普遍的CAD/CAM/CAE計(jì)算機(jī)集成軟件之一，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、飛機(jī)、電器、化工等行業(yè)中。

UG的主要特點(diǎn)包括：

（1）無(wú)縫集成的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。UG是集CAD/CAM/CAE于一體的集成化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可以完成從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析等全過(guò)程工作，整個(gè)系統(tǒng)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，減少了數(shù)據(jù)的重復(fù)，為協(xié)同工作提供了基礎(chǔ)。

（2）基于裝配的產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)。UG可以采取自頂向下的設(shè)計(jì)方法，逐步設(shè)計(jì)出每一個(gè)零件。不管是小的產(chǎn)品，還是大的系統(tǒng)，UG都可以提供產(chǎn)品級(jí)的解決方案。

（3）相關(guān)性。同一模型文件，各幾何對(duì)象之間保持完全相關(guān)。通過(guò)裝配建模技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同模型文件之間的關(guān)聯(lián)性。通過(guò)主模型方法，可以實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)中模塊之間的相關(guān)性。

（4）協(xié)同性和開放性。UG可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行異地協(xié)同設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員可以在各自的權(quán)限范圍內(nèi)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行修改和更新。UG還提供了方便和先進(jìn)的開發(fā)工具，允許設(shè)計(jì)人員進(jìn)行二次開發(fā)。

（5）基于知識(shí)的專家系統(tǒng)。UG利用知識(shí)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，集中了專家的設(shè)計(jì)智慧，開發(fā)智能化設(shè)計(jì)模塊，提高閘閥產(chǎn)品的設(shè)計(jì)品質(zhì)和效率。

基于UG的上述特點(diǎn)，對(duì)閘閥進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅具有可行性，而且還為后續(xù)閘閥的二次開發(fā)提供了良好的基礎(chǔ)。

2 閘閥零部件的三維建模

2.1 閘閥的模塊劃分

采用參數(shù)化技術(shù)，可以快速創(chuàng)建滿足用戶需求的自定義模塊。在進(jìn)行模塊劃分時(shí)，既要遵循一般規(guī)律，又要使自定義模塊滿足參數(shù)化的要求。閘閥的模塊劃分如圖1所示。

圖1 閘閥的模塊

2.2 基于特征的閘閥零件建模

閘閥的特征實(shí)體建模流程如圖2所示。

圖2 閘閥的實(shí)體建模流程

根據(jù)特征實(shí)體建模流程，對(duì)閘閥的相關(guān)零部件進(jìn)行實(shí)體建模，零件的三維造型如圖3所示。

圖3 閥體和閘板

2.3 閘閥的虛擬裝配

針對(duì)閘閥的模塊，采用UG軟件對(duì)閘閥零件進(jìn)行虛擬裝配，裝配圖如圖4所示。

圖4 閘閥的裝配圖

3 結(jié)束語(yǔ)

基于UG環(huán)境可以快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)閘閥結(jié)構(gòu)的虛擬設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)為閘閥提供了一種先進(jìn)的開發(fā)工具，有利于提高閘閥產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，有利于提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的快速反應(yīng)。

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