NX参数化设计在2BE型水环真空泵中的应用

　　水环真空泵(简称水环泵)是一种粗真空泵，在很多行业都有着广泛应用。它的主要零部件有泵体、前后端盖、叶轮、轴等。在产品结构设计时，如泵体有着较复杂的内腔结构，使用二维工程图存在着读图难度大，客户看不明白，不直观等问题。另外，产品结构稍有改动或对于相同结构不同型号的产品，使用二维绘图技术辅助设计，改动起来比较麻烦。而使用三维参数化设计可以非常方便的进行改动。本文就是以2BE 型水环真空泵为例，介绍了参数化设计在真空泵设计中的应用。

1、2BEA 水环真空泵简介

　　水环真空泵(简称水环泵) 是一种粗真空泵，用来抽吸空气或其他不溶于水、无腐蚀性、不含固体颗粒的气体，以使被抽密闭的容器形成一定的真空。通过改变结构材料，亦可用于抽吸腐蚀气体或以腐蚀液体做工作液。能够获得2000~4000 Pa 的极限真空，与罗茨真空泵组成机组可获得1~600 Pa 的真空度。另外，水环泵也可作压缩机使用，称为水环式压缩机，属于低压压缩机，压力范围为0.1~0.2 MPa 压力。在石油、煤矿(抽瓦斯)、化工、机械、制药、矿山、造纸、食品、建材、塑料、冶金、电器等行业都有着广泛应用。

2、NX 参数化设计的优势

　　现如今，CAD二维绘图技术的应用已经非常普遍，并且在逐步的向三维设计过渡。从实现制造业信息化的角度来说，产品的三维模型相较于二维工程图，能够更完整、直观、形象的定义和描述设计及制造信息。在真空泵产品的设计和开发过程中，为提高产品设计质量、缩短产品开发周期，大多数零部件已经标准化、系列化和通用化。而参数化设计恰恰能够满足制造信息化的要求。UGNX 作为一款CAD/CAM/CAE 一体化软件，具有强大的参数化设计功能，在设计和制造领域得到了广泛的应用。在UGNX 中实现参数化设计方法主要有表达式法、程序设计法等，表达式法简单、方便，真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为不需学习专门的编程软件，易于上手、理解，因此本文便以此法为例介绍参数化设计在水环真空泵中的应用。

　　3、水环真空泵三维建模造型分析

　　水环真空泵(如图1、图2 所示)由泵体、前后端盖、叶轮、轴等零件组成。

图1 2BEA303 水环真空泵　图2 2BEA252 水环真空泵

　　泵体、轴、法兰等零件的三维模型的建立比较简单，主体结构均为圆柱，建议建模时尽量使用圆柱、孔、槽等体素特征建模，避免过多使用草图，这样有利于后期修改及参数化设计的实现。参数化设计步骤如下：首先使用菜单【工具】→【表达式】功能定义变量，将名称等改成符合个人习惯的名称代号；确定后打开【工具】→【部件族】对话框，先添加变量到“选定的列”中；然后指定路径，点击“创建”按钮，在弹出的Excel电子表格中添加数据，并使用Excel 表格中的【部件族】→【保存族】菜单命令进行保存、确定；至此“部件族”的创建已完成。保存零件并退出后，再新建一个文件，选择【装配】→【组件】→【添加组件】，选择已创建部件族的零件并“确定”后，系统打开“选择族成员”对话框，选择需要的值并确定即可创建一个新的部件族零件。结果如图3 所示。

图3 用部件族创建的多个不同尺寸的法兰

　　前后端盖的三维模型的建立比较麻烦，特别是端盖有着复杂的内腔。而NX 强大的三维建模功能及同步建模能够满足这种具有复杂内腔结构产品的三维建模。如图4 所示。端盖三维模型的创建只需用到NX 的拉伸、回转、修剪体、镜像体、实例特征等命令即可实现。

　　不同型号的真空泵，基本结构相同，只是尺寸不同而已，所以在建立三维模型时，建议使用NX 自带的表达式法参数化设计来实现。如图5所示，直接在表达式中更改参数数值即可，此方法简单易行，设计者不需要学习专门的软件进行编程。

图4 端盖三维模型　图5 表达式对话框

4、结论与展望

　　NX 参数化设计可以极大的提高水环真空泵的设计效率，而且此方法也适用于其它真空泵的设计。而且使用NX 的装配功能可以进行真空泵结构装配检验，使用运动仿真功能可以进行运动分析，可以大大的节省财力、物力及产品设计周期。