基于Inventor的模锻截止阀的三维造型

【摘 要】截止阀的三维数字模型采用Inventor软件生成，Inventor具有全面的实体建模和参数化设计功能，广泛应用于各行各业。模锻截止阀产品结构较简单，变化较小，产品设计的工作量主要是补充系列设计与改型设计任务，特别适合采用参数化建模进行产品设计。

【关键词】三维造型；Inventor；模锻造截止阀

1 概述

截止阀是用途最为广泛的一种阀门，其主要功能是切断或接通管道中的液体或气体通道，具有耐磨损、耐擦伤、密封性好，制造工艺性好，便于维修等特点。本文以模锻截止阀为例，探讨建立截止阀三维模型的方法，通过参数化的设计三维参数模型，对未加工和生产的截止阀进行虚拟装配，可以有效减小设计人员的工作量，缩短研发周期，设计规范化，并由截止阀三维实体模型方便生成相应工程图，具有很好的实用价值。

2 三维设计

截止阀主要由阀体、阀杆、阀瓣、支架、手轮等组成。

2.1主要零件的三维Inventor建模

在对零件进行三维建模前，应对零件的结构要素进行分析，将复杂的零件结构拆分成在Inventor环境下的基本特征要素，选择最利于建模的顺序进行，建模的方式因选择零件结构的要素的不同有不同的建模方式，但是统一的原则就是建模的零件应据有高的可靠性和可修改性。

Inventor的运行环境，可以建造任何复杂的零件，钣金，高级复杂曲面及零件的应力分析。三维建模是从草图开始，用点、线、圆弧和样条曲线定义草图轮廓，并进行参数化编辑，然后再利用拉伸、旋转、扫掠、放样等特征命令生成实体，并用圆角、倒角、打孔、抽壳等命令生成最终模型。

2.2截止阀阀体的三维建模

截止阀阀体是截止阀的主部零件，以阀体为例，详细叙述在Inventor环境下的三维建模过程：（1）开始一个新的零件，创建以XY平面为草图平面的二维草图环境，构建中管外形草图，添加尺寸和相关约束，进行参数化设计，退出草图平面，特征采用旋转命令，以Y轴为旋转轴，运用旋转中的并集，旋转中管实体。（2）进行两支管实体的创建，再以XY平面为草图平面的二维草图环境，构建支管草图模型，添加尺寸和相关约束，进行参数化设计，退出草图平面，特征采用旋转命令，以支管中心线为旋转轴进行旋转特征的创建，再用同种方法将另一中管实体外形造出。（3）以XY平面为基准平面进行草图的二维创建，创建中管内孔的草图，添加尺寸和相关约束，进行参数化设计，退出特征采用旋转命令，以Y轴为旋转轴，运用旋转中的差集，旋转中管实体内孔。与中管类似的方法将两支管内孔分别创建。（4）运用圆角、倒角命令阀体外形及内孔的锐角进行圆滑过渡。阀体模型见图1，其余零件的建模过程与此类似，在此不再赘述。

3 虚拟装配

基于虚拟现实的产品虚拟拆装技术在新产品开发、产品的维护以及操作培训方面具有独特的作用。虚拟装配是虚拟制造的重要组成部分，利用虚拟装配。可以验证装配设计和操作是否正确，以便及早发现装配中的问题，对模型进行修改，并通过可视化显示装配过程。虚拟装配是产品数字化定义中的一个重要环节。

3.1 Inventor装配体结构分析

Inventor具有强大、高效装配工具，装配中可以先将单个零件装配成子装配体，然后再由子装配体和零件组装成上一级装配体，并最终形成完整的装配体。Inventor提供了智能配合功能，并能生成自适应尺寸的可重复智能零部件，因此，其他装配体可以十分简便地利用这些成组的零件。子装配体中包含了内部零件的配合关系，这样与主装配体的配合十分方便，可以加快装配体的设计速度。

3.2总体装配

装配体中装配关系的确定是关键，一般来说，零部件间的装配关系可分为3种：①位置关系；②联接关系；③运动关系。本例模锻截止阀中，首先以阀体作为第1个零件插入，再依次插入阀瓣、支架、阀杆、阀杆螺母、手轮及其他附件等。总装配体见图2。

3.3装配干涉检查

在虚拟装配中，利用Inventor提供的“静态干涉检查”和“动态运动干涉检查”功能初步判断零部件之间的装配有无干涉，以验证机构的动作与各个零部件设计的关系，查找设计的错误和不当之处，具体的体现了虚拟设计的优越性。

4 结语

采用Inventor建立了模锻截止阀的三维模型，基于该模型，可以进行相关检查并仿真分析，生成相关工程图纸，大大缩短设计周期，减少工作量，提高设计质量。

参考文献：

[1]陆培文 实用阀门设计手册 北京：机械工业出版社 2002.9

[2]胡仁喜 Autodesk Inventor Professional 2012中文版从入门到精通北京：机械工业出版社 2011.12