三维设计软件SolidWorks在阀门设计中的应用

通角机械静ｊ造矾　ＧＭ　Ｍａｎｌｌ￣ｌ￣ｉｉｉｒｅ　———■■　■■一　■—■＿　【摘要】介绍了ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ在阀门设计中的应用，　采用布尔运算的思想计算体积烦琐而困难。但如果使用　包括重量估算、辅助绘图、虚拟装配、动作模拟以及应　ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ将其造型，选择相应材料（ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ材料　力分析等。　库自带数百种材料可供选择）之后运用“工具一质量特　【关键词】ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ阀门设计核电应用　性”命令，ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ就弹出质量特性对话框，零件质　量一目了然，而且是理想情况下的精确解。　一　前言　２．确定质心　ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ是美［￣ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ公司开发的一款三维　核电阀门要求严格，每一台核电阀门都需要确定　机械设计软件。该软件是一款中级三维机械设计软件，　其质心位置。即便是石化阀门，在某些场合也需要知道　界面友好，初学者较容易上手。自引入中国以来，在航　某个零件的质心，比如说止回阀的阀瓣，要求在没有介　空、航天、电子和机械等领域有着广泛的用户群。笔者　质的情况下，阀瓣能够在重力作用下自动回位，关闭　从事阀门设计工作三年多来，认为ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ实为阀门　阀门。斜瓣式止回阀（如图２所示）的阀瓣，在关闭位　设计的得力助手。　置时，图中的斜５。线竖直向　下。为了保证重力作用驱使　计算零件质量及确定质心　阀瓣关闭并在关闭时驱使阀　１．计算质量　瓣压紧阀座，整个阀瓣的质　传统的阀门零件质量计算方法是，算出零件材料　心须在图中斜５。线的右侧。　所占的空间体积，再乘以零件材料的密度，即得到该　此时，还是运用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ的　零件的质量。但是阀门零件种类繁多，有的更是结构　“工具一质量特性”命令，　复杂。如主要零件之一阀体（以闸阀阀体为例），虽　质心便自动显示在三维模型　然两端及中腔上部结构较为规则，但中腔底部为空心　上（图２中所示小直角坐标的　的球冠，阀座处有倾斜，形状亦不规则，如图ｌ所示，　原点）。若其在斜５。线的左　侧，则加大阀瓣右边配重部分　尺寸，再行验证。　图２斜瓣式止回阀阀瓣　三　辅助平面图形　的绘制　就目前国内制造业水平来看，在实际生产中二维　工程图样还是占据不可替代的统治地位。鉴于此，如何　准确表达复杂零件的二维视图也是设计人员必须要面对　图１闸阀阀体　的一个问题。复杂零件的相贯线、投影线因较难想象而　２０１，１　年第１１期　．ｔｙｊｘ．　誓ＷＷ　Ｗ　ｎｅｔ｛Ｉ８１ｕ　Ｉ　　ｉ僦ｌ　通用机械制造　ｌ￣ｌａｎｕｆｕｃｔｕｒｅ　经常在二维图样中被忽略，甚至被错误地表达。其实工　程制图是一门严谨的学问，应该力求精确地表达二维视　受力零件进行应力、应变以及位移分析。一支架的应力　结果显示如图５所示。　保存为－ｄｗｇ格式，以便　图３平行双闸板闸阀的闸板架　ＡｕｔｏＣＡＤ软件兼容。　四　虚拟装配及动作模拟　ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ可新建装配体文件，然后逐个调入事先　已画好的零部件．利用“配合”命令，可指定各个零部　件的相互位置关系。这些位置关系可以是限定死的，　即在空间直角坐标系的　轴、ｙ轴和２轴以及绕各轴旋　转共六个维度上限定两个零件的相互位置，构成固定装　配，如图４的阀座与阀体。也可以仅在五个维度上限定　零部件的位置，在另外　一个维度上指定距离，　则可以实现零部件的动　作模拟，如图４中的闸　板一阀杆部件，相对于　阀体可作沿阀杆轴向的　运动（可直接用鼠标进　行拖动），所指定的距　离正是其运动的范围，　即阀门的开启高度，这　图４闸板一阀杆部件　就实现了阀门的启闭件　的动作模拟。虚拟装配和动作模拟可直观地看出阀门各　零部件之间是否存在尺寸、位置干涉的问题。　五，应力分析　运用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ的ＣＯＳＭＯＳＷｏｒｋｓ插件，对已画好　的零件进行载荷与约束加载，单击“运行”，系统将对　ａ栩雹用蛐誓　ＷＷＷ．ｔｙｊｘ．ｎｅｔ　２０１　１年第１　１期　图５支架应力分布示意图　下法兰三个一簇的箭头为约束，上法兰沿轴向的　箭头是阀杆轴向力，沿圆周分布的箭头为阀杆扭矩，这　两个载荷都是通过电装传递给支架上法兰的。右上侧柱　状图为应力结果，从下至上为渐变的颜色，代表了应力　状况从安全渐变为恶劣。零件上也显示了相应的颜色。　柱状图右侧有量化的应力数值。点击应变、位移结果，　同样会显示零件的应变、位移状况。　对于形状较复杂的承力零件，按力学公式进行手　工应力计算是极为不易的。此时ＣＯＳＭＯＳＷｏｒｋｓ的分析　结果将会是重要的设计参考。　六　结语　ＳｏｌｉｄＷｏｒｋ　ｓ是一款较易上手的中级三维机械设　计软件，但是随着其版本的不断更新，其功能正显　得日益强大。上述应用只是一些简单应用，它还有　好多功能强大的插件，如用于阀门内部流场分析的　Ｃ０ＳＭ０ＳＦｌｏｗｏｒｋｓ，用于动画模拟的ＣＯＳＭＯＳＭｏｔｉｏｎ　等。随着应用的不断深入，阀门设计将变得更加智能、　简洁与高效。　参考文献　【１】崔洪斌，等．计算机辅助设计基础及应用【Ｍ１．北　京：清华大学出版社，２００４．　［２】杨源泉．阀门设计手册【Ｍ】．北京：机械工业出版　社，１９９５．　【３］张建生，等．Ｓｏｌｉｄｅｄｇｅ软件在阀门设计中的应用　．　阀门，２００９（３）：３４—３５．ＧＭ　（收稿日期：２０１１／０６／１４）