UG環境下閘閥結構的虛擬設計

徐 勇，孫元者

（溫州職業技術學院機械工程系，浙江 溫州 325035）

閘閥是流體管路的控制裝置，用來切斷和接通管路中介質、阻止管路中介質倒流、調節管路中介質的壓力和流量，以及改變管路中介質的流動方向等。閘閥的應用非常普遍，結構和種類眾多，由于材料、工藝和設計水平的限制，我國大多數閘閥設計和制造單位，仍采用半經驗、半理論的傳統設計方法，許多設計問題不能在設計階段及時發現，導致了產品開發周期延長，也遠遠不能滿足用戶對產品的個性化和多樣化需求，影響了閘閥產品的競爭力。

1 閘閥的設計工具

隨著計算機硬件性能的提高和軟件價格的下降，使得進行虛擬開發的工具非常多，常用的計算機輔助設計軟件有UG、Pro/E、Solid Works等等。本文采用UG進行閘閥結構的虛擬設計。

UG是美國UGS公司的主導產品，是全球應用最普遍的CAD/CAM/CAE計算機集成軟件之一，廣泛應用于機械、汽車、飛機、電器、化工等行業中。

UG的主要特點包括：

（1）無縫集成的產品開發環境。UG是集CAD/CAM/CAE于一體的集成化計算機輔助設計系統，可以完成從產品的概念設計、造型設計、詳細設計、運動和動力分析等全過程工作，整個系統采用統一的數據庫，減少了數據的重復，為協同工作提供了基礎。

（2）基于裝配的產品設計技術。UG可以采取自頂向下的設計方法，逐步設計出每一個零件。不管是小的產品，還是大的系統，UG都可以提供產品級的解決方案。

（3）相關性。同一模型文件，各幾何對象之間保持完全相關。通過裝配建模技術，可以實現不同模型文件之間的關聯性。通過主模型方法，可以實現集成系統中模塊之間的相關性。

（4）協同性和開放性。UG可以通過網絡進行異地協同設計，設計人員可以在各自的權限范圍內對產品進行修改和更新。UG還提供了方便和先進的開發工具，允許設計人員進行二次開發。

（5）基于知識的專家系統。UG利用知識驅動技術，集中了專家的設計智慧，開發智能化設計模塊，提高閘閥產品的設計品質和效率。

基于UG的上述特點，對閘閥進行結構設計不僅具有可行性，而且還為后續閘閥的二次開發提供了良好的基礎。

2 閘閥零部件的三維建模

2.1 閘閥的模塊劃分

采用參數化技術，可以快速創建滿足用戶需求的自定義模塊。在進行模塊劃分時，既要遵循一般規律，又要使自定義模塊滿足參數化的要求。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

閘閥的特征實體建模流程如圖2所示。

圖2 閘閥的實體建模流程

根據特征實體建模流程，對閘閥的相關零部件進行實體建模，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

針對閘閥的模塊，采用UG軟件對閘閥零件進行虛擬裝配，裝配圖如圖4所示。

圖4 閘閥的裝配圖

3 結束語

基于UG環境可以快速準確地實現閘閥結構的虛擬設計和優化設計，同時為閘閥提供了一種先進的開發工具，有利于提高閘閥產品的設計質量，有利于提高企業對市場的快速反應。

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