水環(huán)真空泵(簡稱水環(huán)泵)是一種粗真空泵，在很多行業(yè)都有著廣泛應(yīng)用。它的主要零部件有泵體、前后端蓋、葉輪、軸等。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如泵體有著較復(fù)雜的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，使用二維工程圖存在著讀圖難度大，客戶看不明白，不直觀等問題。另外，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)稍有改動(dòng)或?qū)τ谙嗤�結(jié)構(gòu)不同型號(hào)的產(chǎn)品，使用二維繪圖技術(shù)輔助設(shè)計(jì)，改動(dòng)起來比較麻煩。而使用三維參數(shù)化設(shè)計(jì)可以非常方便的進(jìn)行改動(dòng)。本文就是以2BE 型水環(huán)真空泵為例，介紹了參數(shù)化設(shè)計(jì)在真空泵設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

1、2BEA 水環(huán)真空泵簡介

　　水環(huán)真空泵(簡稱水環(huán)泵) 是一種粗真空泵，用來抽吸空氣或其他不溶于水、無腐蝕性、不含固體顆粒的氣體，以使被抽密閉的容器形成一定的真空。通過改變結(jié)構(gòu)材料，亦可用于抽吸腐蝕氣體或以腐蝕液體做工作液。能夠獲得2000~4000 Pa 的極限真空，與羅茨真空泵組成機(jī)組可獲得1~600 Pa 的真空度。另外，水環(huán)泵也可作壓縮機(jī)使用，稱為水環(huán)式壓縮機(jī)，屬于低壓壓縮機(jī)，壓力范圍為0.1~0.2 MPa 壓力。在石油、煤礦(抽瓦斯)、化工、機(jī)械、制藥、礦山、造紙、食品、建材、塑料、冶金、電器等行業(yè)都有著廣泛應(yīng)用。

2、NX 參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢

　　現(xiàn)如今，CAD二維繪圖技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，并且在逐步的向三維設(shè)計(jì)過渡。從實(shí)現(xiàn)制造業(yè)信息化的角度來說，產(chǎn)品的三維模型相較于二維工程圖，能夠更完整、直觀、形象的定義和描述設(shè)計(jì)及制造信息。在真空泵產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中，為提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，大多數(shù)零部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。而參數(shù)化設(shè)計(jì)恰恰能夠滿足制造信息化的要求。UGNX 作為一款CAD/CAM/CAE 一體化軟件，具有強(qiáng)大的參數(shù)化設(shè)計(jì)功能，在設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在UGNX 中實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)方法主要有表達(dá)式法、程序設(shè)計(jì)法等，表達(dá)式法簡單、方便，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.mp99x.cn/)認(rèn)為不需學(xué)習(xí)專門的編程軟件，易于上手、理解，因此本文便以此法為例介紹參數(shù)化設(shè)計(jì)在水環(huán)真空泵中的應(yīng)用。

　　3、水環(huán)真空泵三維建模造型分析

　　水環(huán)真空泵(如圖1、圖2 所示)由泵體、前后端蓋、葉輪、軸等零件組成。

圖1 2BEA303 水環(huán)真空泵　圖2 2BEA252 水環(huán)真空泵

　　泵體、軸、法蘭等零件的三維模型的建立比較簡單，主體結(jié)構(gòu)均為圓柱，建議建模時(shí)盡量使用圓柱、孔、槽等體素特征建模，避免過多使用草圖，這樣有利于后期修改及參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。參數(shù)化設(shè)計(jì)步驟如下：首先使用菜單【工具】→【表達(dá)式】功能定義變量，將名稱等改成符合個(gè)人習(xí)慣的名稱代號(hào)；確定后打開【工具】→【部件族】對(duì)話框，先添加變量到“選定的列”中；然后指定路徑，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”按鈕，在彈出的Excel電子表格中添加數(shù)據(jù)，并使用Excel 表格中的【部件族】→【保存族】菜單命令進(jìn)行保存、確定；至此“部件族”的創(chuàng)建已完成。保存零件并退出后，再新建一個(gè)文件，選擇【裝配】→【組件】→【添加組件】，選擇已創(chuàng)建部件族的零件并“確定”后，系統(tǒng)打開“選擇族成員”對(duì)話框，選擇需要的值并確定即可創(chuàng)建一個(gè)新的部件族零件。結(jié)果如圖3 所示。

圖3 用部件族創(chuàng)建的多個(gè)不同尺寸的法蘭

　　前后端蓋的三維模型的建立比較麻煩，特別是端蓋有著復(fù)雜的內(nèi)腔。而NX 強(qiáng)大的三維建模功能及同步建模能夠滿足這種具有復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的三維建模。如圖4 所示。端蓋三維模型的創(chuàng)建只需用到NX 的拉伸、回轉(zhuǎn)、修剪體、鏡像體、實(shí)例特征等命令即可實(shí)現(xiàn)。

　　不同型號(hào)的真空泵，基本結(jié)構(gòu)相同，只是尺寸不同而已，所以在建立三維模型時(shí)，建議使用NX 自帶的表達(dá)式法參數(shù)化設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。如圖5所示，直接在表達(dá)式中更改參數(shù)數(shù)值即可，此方法簡單易行，設(shè)計(jì)者不需要學(xué)習(xí)專門的軟件進(jìn)行編程。

圖4 端蓋三維模型　圖5 表達(dá)式對(duì)話框

4、結(jié)論與展望

　　NX 參數(shù)化設(shè)計(jì)可以極大的提高水環(huán)真空泵的設(shè)計(jì)效率，而且此方法也適用于其它真空泵的設(shè)計(jì)。而且使用NX 的裝配功能可以進(jìn)行真空泵結(jié)構(gòu)裝配檢驗(yàn)，使用運(yùn)動(dòng)仿真功能可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，可以大大的節(jié)省財(cái)力、物力及產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。