0 引言

　　壓縮機(jī)是一種壓縮氣體提高氣體壓力或輸送氣體的機(jī)器，應(yīng)用極為廣泛。在采礦業(yè)、冶金業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、土木工程、石油化學(xué)工業(yè)、制冷與氣體分離工程以及國防工業(yè)中，壓縮機(jī)是必不可少的關(guān)鍵設(shè)備之一。此外，醫(yī)療、紡織、食品、農(nóng)業(yè)、交通等部門的需求也與日俱增。壓縮機(jī)因其用途廣泛被稱為“通用機(jī)械”。

　　氣閥組件是活塞式壓縮機(jī)的一個(gè)重要組成部分，氣閥組件的作用是控制氣缸中的氣體吸人和排出。而環(huán)狀氣閥組件又是最為常見的氣閥形式。生產(chǎn)氣閥的企業(yè)多數(shù)還采用二維CAD繪圖工具進(jìn)行繪圖。雖然氣閥零件的結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)比較固定，但由于外型尺寸的不同，環(huán)數(shù)會(huì)有所不同，即便是同環(huán)數(shù)的零件，也有眾多的尺寸系列。每增加一種不同尺寸的氣閥組件，用二維CAD繪圖工具來繪圖，都需要重新繪圖，工作量比較繁重，即使用類似圖紙進(jìn)行更改，由于尺寸變化，也需要大量的線條偏置或者拉伸拖動(dòng)等操作，很多尺寸需要重標(biāo)，且出錯(cuò)率較高。

　　受某氣閥組件生產(chǎn)企業(yè)委托，近期筆者利用NXNX7.5軟件，通過該軟件的表達(dá)式工具，為該企業(yè)設(shè)計(jì)了多套主要?dú)忾y零件的參數(shù)化模板，該模板包括零件的三維模型、二維工程圖及銑削加工程序。有了這些模板，再需要設(shè)計(jì)新的氣閥時(shí)，只需要打開該模板文件，再打開表達(dá)式對(duì)話框，將需要變化的參數(shù)進(jìn)行一一更改，三維模型、二維工程圖及銑削加工程序均會(huì)跟隨零件參數(shù)的變化而變化。本模板全部基于參數(shù)化設(shè)計(jì)，因此不僅可大大節(jié)省繪制時(shí)間，而且不容易產(chǎn)生計(jì)算錯(cuò)誤。

　　本文以一種四環(huán)閥座零件為例，詳細(xì)介紹參數(shù)化模板的設(shè)計(jì)原理和制作過程，供大家參考。

1 四環(huán)閥座參數(shù)化模板的實(shí)體建模過程

　　1.1 創(chuàng)建閥座表達(dá)式

　　打開NX7.5軟件，創(chuàng)建一個(gè)新的文件，然后進(jìn)入建模環(huán)境。單擊“工具”/“表達(dá)式”選項(xiàng)，或使用快捷鍵Ctrl+E，將打開“表達(dá)式”對(duì)話框，在該對(duì)話框中按表1所示逐一輸入相關(guān)的表達(dá)式：表達(dá)式“名稱”欄輸入表1第一列的字母，“公式”欄輸入表1第三列對(duì)應(yīng)的公式或者數(shù)值，每輸完一條，點(diǎn)擊公式后面的對(duì)號(hào)進(jìn)行輸入確認(rèn)。注：該參數(shù)名稱是筆者根據(jù)自己的理解自定義的未必與企業(yè)的命名一致，此處也可以用企業(yè)習(xí)慣的其他字母替換。

　　1.2 創(chuàng)建閥座坯體

　　第一步：單擊“插入”/“草圖”選項(xiàng)或單擊“草圖”圖標(biāo)，打開“創(chuàng)建草圖”對(duì)話框，在默認(rèn)基準(zhǔn)平面上使用草圖工具繪制閥座坯體截面輪廓草圖，同時(shí)進(jìn)行草圖約束(幾何約束+尺寸約束），然后雙擊每個(gè)尺寸，將尺寸值通過公式選項(xiàng)輸入對(duì)應(yīng)的表達(dá)式中的公式名稱，草圖效果如圖3所示，最后按“完成草圖”按鈕退出草圖環(huán)境。

　　第二步：單擊“插入”/“設(shè)計(jì)特征”/“同轉(zhuǎn)”命令或單擊“特征”工具欄中的按鈕，系統(tǒng)彈出“回轉(zhuǎn)”對(duì)話框，首先選擇前面完成的草圖曲線作為同轉(zhuǎn)截面線，然后選擇Z軸作為同轉(zhuǎn)軸，再輸入同轉(zhuǎn)角度值為360，布爾選項(xiàng)選擇“無”，然后確認(rèn)完成同轉(zhuǎn)特征的創(chuàng)建。完成效果如圖4所示。

　　1.3 創(chuàng)建長圓槽特征

　　第一步：參照1.2第一步操作步驟，選擇閥座坯體大端面作為草圖平面，繪制長網(wǎng)槽輪廓線(注意此處只需完成1/4輪廓的繪制，其余部分可通過后面的陣列命令完成)，同時(shí)將尺寸值通過公式選項(xiàng)輸入對(duì)應(yīng)的表達(dá)式中的公式名稱或計(jì)算公式。

　　第二步單擊“插入”/“設(shè)計(jì)特征”/“拉伸”選項(xiàng)或單擊圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“拉伸”對(duì)話框，首先選擇上一步繪制的長網(wǎng)槽輪廓曲線作為拉伸截面線，然后選擇拉伸方向(指向?qū)嶓w內(nèi)部)，再通過公式方式將拉伸距離數(shù)值設(shè)為表達(dá)式“cs”，布爾選項(xiàng)選擇“求差”，然后確認(rèn)完成拉伸特征的創(chuàng)建。此時(shí)閥座坯體被切出1/4長網(wǎng)槽。

　　第三步：執(zhí)行“插入”/“來白曲線集的曲線”/“投影”命令或單擊“曲線”工具欄中的“投影曲線”按鈕，要投影的曲線選擇前面所繪制的長網(wǎng)槽曲線，投影對(duì)象選擇閥座坯體的另一端面，其他選項(xiàng)默認(rèn)設(shè)置，單擊“確定”按鈕在閥座坯體的另一面投影出相同形狀的曲線．然后再單擊“曲線”工具欄中的“偏置曲線”按鈕，將剛剛投影的曲線向外偏置“(ckd-ckx)/2”的距離，得到一組新曲線。

　　第四步：執(zhí)行“插入”/“網(wǎng)格曲面”/“直紋面”命令或單擊“曲面”工具欄中的“直紋面”按鈕，分別以拉伸槽底輪廓為截面線串1，對(duì)應(yīng)的偏置曲線作為截面線串2，生成多個(gè)錐形直紋體。然后再執(zhí)行一個(gè)布爾求差命令，創(chuàng)建出錐形長網(wǎng)孔。

　　第五步：執(zhí)行“插入”/“關(guān)聯(lián)復(fù)制”/“實(shí)例特征”命令或單擊“特征操作”工具欄中的“實(shí)例特征”按鈕，進(jìn)入“實(shí)例特征”對(duì)話框，選擇“陣列面”方式之網(wǎng)形陣列，選擇長網(wǎng)槽的所有面(包括直槽和錐槽部分)為陣列面，選擇過閥座坯體軸線的Z軸作為陣列同轉(zhuǎn)軸，圖樣屬性選項(xiàng)中角度欄設(shè)為90，網(wǎng)數(shù)量欄設(shè)為4，在單擊“確定”按鈕，完成特征復(fù)制操作。

　　1.4 創(chuàng)建環(huán)槽特征

　　第一步：參照前述參數(shù)化草圖創(chuàng)建方法，在垂直于閥座端面且過中心軸線的平面上創(chuàng)建如圖7所示環(huán)槽截面輪廓草圖。注：多個(gè)相同尺寸的矩形曲線，只需繪制第一個(gè)并完整約束，其余的可通過陣列曲線之線性陣列方式生成，陣列節(jié)距為k/2。

　　第二步：參照前述同轉(zhuǎn)命令的使用方法，創(chuàng)建環(huán)槽回轉(zhuǎn)特征，同時(shí)通過布爾“求差”選項(xiàng)，生成環(huán)槽特征。

　　1.5 創(chuàng)建中心孔特征

　　執(zhí)行“插入”/“設(shè)計(jì)特征”/“孔”選項(xiàng)或單擊“孔”按鈕，彈出“孔”對(duì)話框，指定閥座大端面中心點(diǎn)為孔中心位置，通過公式設(shè)孔直徑為表達(dá)式“nkzj”，深度限制為貫通體，單擊“確定”按鈕，完成中心孔特征的創(chuàng)建。

　　最后參照1.4第一步和第二步操作方法，將長網(wǎng)槽直槽部分回轉(zhuǎn)貫通，也生成環(huán)槽。同時(shí)進(jìn)行拔模、倒角等細(xì)節(jié)操作。

2 閥座模板二維工程圖及加工程度設(shè)計(jì)

　　在此參數(shù)化模板三維模型的基礎(chǔ)上通過軟件的工程圖模塊制作對(duì)應(yīng)的二維工程圖，工程圖效果如圖2所示。在此參數(shù)化模板三維模型的基礎(chǔ)上通過軟件的加工模塊生成加工盤軌。具體設(shè)計(jì)過程在此文中暫不進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3 閥座參數(shù)化模板的使用方法

　　有了此三維參數(shù)化模板文件后，每次需要?jiǎng)?chuàng)建不同尺寸的四環(huán)閥座零件時(shí)，只需將該模板文件另存，然后進(jìn)入建模環(huán)境，單擊“工具”/“表達(dá)式”選項(xiàng)，打開“表達(dá)式”對(duì)話框，在表達(dá)式列表中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，修改表1中所涉及的參數(shù)，然后確定完成，便可以快速得到一個(gè)新參數(shù)的四環(huán)閥座模型。

　　當(dāng)該模板尺寸更改后，二維工程圖的各個(gè)視圖及相關(guān)尺寸均會(huì)自動(dòng)發(fā)生相應(yīng)變化，設(shè)計(jì)者只需簡單的調(diào)整一下圖面上諸如個(gè)別中心線、個(gè)別表面粗糙度及形位公差等的位置，一張新圖就完成了。刀軌也只需要通過簡單的重新生成操作，亦可跟隨模型尺寸的變化自動(dòng)重新計(jì)算和生成，然后進(jìn)行后處理操作，便可以生成NC代碼，從而進(jìn)行零件的實(shí)物加工。

4 結(jié)束語

　　總之，有了該參數(shù)化模板，將為今后的氣閥組件設(shè)計(jì)工作提供了極大的方便，不僅可以節(jié)約技術(shù)人員的大量時(shí)間．減少勞動(dòng)強(qiáng)度，而且對(duì)技術(shù)人員的繪圖能力和軟件熟練程度降低了要求，即使一個(gè)NX軟件的應(yīng)用新手，只要稍做指導(dǎo)，便可以掌握該模板的使用。另外由于應(yīng)用該參數(shù)化模板后，工程圖尺寸基本不需要手工輸入，加工時(shí)的下刀點(diǎn)和刀軌也不需要人手工計(jì)算．NC碼也不需要手工編寫，因此也將會(huì)大大降低設(shè)計(jì)和加工的出錯(cuò)幾率，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)周期。綜上所述，該系列參數(shù)化模板具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，是非常值得推廣應(yīng)用的。