UG环境下闸阀结构的虚拟设计

    闸阀是流体管路的控制装置，用来切断和接通管路中介质、阻止管路中介质倒流、调节管路中介质的压力和流量，以及改变管路中介质的流动方向等。闸阀的应用非常普遍，结构和种类众多，由于材料、工艺和设计水平的限制，我国大多数闸阀设计和制造单位，仍采用半经验、半理论的传统设计方法，许多设计问题不能在设计阶段及时发现，导致了产品开发周期延长，也远远不能满足用户对产品的个性化和多样化需求，影响了闸阀产品的竞争力。
    1 闸阀的设计工具
    随着计算机硬件性能的提高和软件价格的下降，使得进行虚拟开发的工具非常多，常用的计算机辅助设计软件有UG、Pro/E、SolidWorks等等。本文采用UG进行闸阀结构的虚拟设计。
    UG是美国UGS公司的主导产品，是全球应用最普遍的CAD/CAM/CAE计算机集成软件之一，广泛应用于机械、汽车、飞机、电器、化工等行业中。
    UG的主要特点包括：
    （1）无缝集成的产品开发环境。UG是集CAD/CAM/CAE于一体的集成化计算机辅助设计系统，可以完成从产品的概念设计、造型设计、详细设计、运动和动力分析等全过程工作，整个系统采用统一的数据库，减少了数据的重复，为协同工作提供了基础。
    （2）基于装配的产品设计技术。UG可以采取自顶向下的设计方法，逐步设计出每一个零件。不管是小的产品，还是大的系统，UG都可以提供产品级的解决方案。
    （3）相关性。同一模型文件，各几何对象之间保持完全相关。通过装配建模技术，可以实现不同模型文件之间的关联性。通过主模型方法，可以实现集成系统中模块之间的相关性。
    （4）协同性和开放性。UG可以通过网络进行异地协同设计，设计人员可以在各自的权限范围内对产品进行修改和更新。UG还提供了方便和先进的开发工具，允许设计人员进行二次开发。
    （5）基于知识的专家系统。UG利用知识驱动技术，集中了专家的设计智慧，开发智能化设计模块，提高闸阀产品的设计品质和效率。
    基于UG的上述特点，对闸阀进行结构设计不仅具有可行性，而且还为后续闸阀的二次开发提供了良好的基础。
    2 闸阀零部件的三维建模
    2.1 闸阀的模块划分
    采用参数化技术，可以快速创建满足用户需求的自定义模块。在进行模块划分时，既要遵循一般规律，又要使自定义模块满足参数化的要求。闸阀的模块划分如图1所示。

图1 闸阀的模块   

  
    2.2 基于特征的闸阀零件建模
    闸阀的特征实体建模流程如图2所示。

图2 闸阀的实体建模流程

    根据特征实体建模流程，对闸阀的相关零部件进行实体建模，零件的三维造型如图3所示。

图3 阀体和闸板

    2.3 闸阀的虚拟装配
    针对闸阀的模块，采用UG软件对闸阀零件进行虚拟装配，装配图如图4所示。

图4 闸阀的装配图    

    3 结束语
    基于UG环境可以快速准确地实现闸阀结构的虚拟设计和优化设计，同时为闸阀提供了一种先进的开发工具，有利于提高闸阀产品的设计质量，有利于提高企业对市场的快速反应。