往復(fù)式排氣泵的三維建模與裝配

（黑龍江工商學(xué)院，黑龍江哈爾濱市，150025）唐 聰

1 引言

排氣泵在我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)際生活中有著不可代替的作用，這是我們研究的動(dòng)力及目標(biāo)。近年來(lái)，各個(gè)行業(yè)對(duì)性能優(yōu)良的泵的數(shù)量要求大為增加。供求關(guān)系決定了投資力度和對(duì)該方面科技的研究力度。因此，排氣泵的市場(chǎng)將會(huì)受到各界人士的廣泛注意。在升級(jí)相關(guān)技術(shù)，提升研發(fā)效率方面我們要做的還有很多。在現(xiàn)有的技術(shù)支持下，加大創(chuàng)新力度，給我國(guó)的排氣泵及相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供廣闊的發(fā)展根據(jù)。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

中國(guó)的排氣泵相關(guān)產(chǎn)業(yè)起步較晚，由于國(guó)家的整體狀況，大部分技術(shù)沒(méi)有基礎(chǔ)。而從1949年建國(guó)開(kāi)始，我們的排氣泵技術(shù)主要借鑒前蘇聯(lián)給我們留下的技術(shù)，這使得國(guó)內(nèi)自發(fā)研究的技術(shù)有所提升。現(xiàn)階段，在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)上供給量遠(yuǎn)大于人民的需求量，但是高端氣泵產(chǎn)品的數(shù)量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，大量的高端泵仍需從美、日、德等發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口。

西方發(fā)達(dá)國(guó)家的泵工業(yè)開(kāi)始比較早，經(jīng)過(guò)了數(shù)十年的創(chuàng)新，泵的技術(shù)指標(biāo)、性能指標(biāo)都比國(guó)內(nèi)先進(jìn)許多。如今，在各種工業(yè)領(lǐng)域如：汽車、航海、電力系統(tǒng)等。對(duì)泵的數(shù)量和質(zhì)量要求都比較高，這從某種程度上推動(dòng)了技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)在，各個(gè)國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越高，泵的環(huán)保性能也得到改善。由于各種高科技問(wèn)世，發(fā)達(dá)國(guó)家的排氣泵產(chǎn)業(yè)有極大的提升。隨著新能源，新材料，新的傳輸方式的更新，國(guó)外的泵加工企業(yè)已經(jīng)形成了一套完整的生產(chǎn)、銷售和使用體系。

科技的進(jìn)步和人們生活水平的提高，對(duì)各種生產(chǎn)生活的必要工具的功能和精度要求日益高漲，這就對(duì)設(shè)計(jì)師們提出了更高的要求。現(xiàn)在，設(shè)計(jì)過(guò)程中面臨著許多問(wèn)題：零件的復(fù)雜程度提升，數(shù)量也越來(lái)越多，零件之間的相互配合，運(yùn)動(dòng)情況也越來(lái)越難分析。

在這種大環(huán)境下，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式及二維平面圖紙分析已經(jīng)難以滿足現(xiàn)狀，單純的從平面圖去思考，也限制了對(duì)機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新發(fā)展，設(shè)計(jì)耗時(shí)費(fèi)力、效率低下的同時(shí)所設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品質(zhì)量也差強(qiáng)人意。這時(shí)，三維技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。模擬裝配過(guò)程能夠有效的避免傳統(tǒng)設(shè)計(jì)加工時(shí)的裝配問(wèn)題。經(jīng)過(guò)三維設(shè)計(jì)的模型，經(jīng)過(guò)必要的后期處理，將產(chǎn)生與數(shù)控機(jī)床直接相關(guān)的代碼，很大程度上提高了生產(chǎn)制造的精度和效率。常用的三維建模軟件有Pro/e、UG及Solidworks等。本次選擇Pro/e軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)]。

3 Pro/Engineer的簡(jiǎn)介

Pro/Engineer軟件由美國(guó)的PTC公司研究出品。該軟件已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。PTC的系列軟件包括工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的很多功能。還包括：大型裝配體的管理、功能仿真、數(shù)據(jù)管理等。廣泛的用于高科技工業(yè)生產(chǎn)和日常生活生產(chǎn)。

3.1 Pro/Engineer的主要特性

3.1.1全相關(guān)性

Pro/e中各個(gè)模塊之間都是相互聯(lián)系的。這說(shuō)明，當(dāng)操作者在產(chǎn)品設(shè)計(jì)都某一個(gè)階段對(duì)模型的某個(gè)參數(shù)進(jìn)行修改時(shí)，整個(gè)設(shè)計(jì)都將會(huì)被影響，同時(shí)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的工程文檔及相關(guān)數(shù)據(jù)。這個(gè)特征使研究人員可以在任何時(shí)候修改模型，不會(huì)產(chǎn)生副作用。

3.1.2基于特征的參數(shù)化造型

該軟件是使用率極高的建模軟件。開(kāi)發(fā)者使用熟悉的特征來(lái)構(gòu)成產(chǎn)品的幾何模型。很多并不復(fù)雜機(jī)械機(jī)構(gòu)成為了特征，可以按照操作前的提前設(shè)置來(lái)修改模型。

3.1.3數(shù)據(jù)及裝配管理

Pro/Engineer的基本機(jī)構(gòu)可以讓操作者用一些比較直觀的命令，非常輕松的將多個(gè)零件進(jìn)行裝配，完成設(shè)計(jì)目標(biāo)，極大的提升了設(shè)計(jì)精度和生產(chǎn)效率[14]。

3.2 往復(fù)式排氣泵的零件和裝配模型

對(duì)排氣泵的三維造型設(shè)計(jì)方面，大體上將整個(gè)過(guò)程分為兩個(gè)階段。首先，對(duì)模型進(jìn)行構(gòu)思，作簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)特征設(shè)計(jì)。其次，在已有特征的基礎(chǔ)上，對(duì)零件的細(xì)節(jié)方面進(jìn)行加工，完成設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)特征。

實(shí)體及曲面的特征是Pro/E的系統(tǒng)核心，特征分為基本特征和工程特征?；镜奶卣骱w了拉伸、旋轉(zhuǎn)、混合、掃描等形式。工程特征包含孔、殼、拔模和倒角。在對(duì)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要先觀察其主要的外部結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合適當(dāng)?shù)幕咎卣骱凸こ烫卣鬟M(jìn)行建模，要用盡可能少的步驟完成整個(gè)設(shè)計(jì)。接下來(lái)對(duì)已構(gòu)建的模型進(jìn)行細(xì)節(jié)刻畫(huà)。

整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的建模過(guò)程中，將會(huì)涉及到一些已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的、能大批量按照結(jié)構(gòu)型號(hào)生產(chǎn)的零部件，這時(shí)無(wú)需進(jìn)行零件的建模。可以通過(guò)已有的標(biāo)準(zhǔn)零件數(shù)據(jù)庫(kù)查詢到所需要零件的模型，進(jìn)行下載載入。修改具體參數(shù)，由于Pro/E的參數(shù)化性質(zhì)，通過(guò)改變標(biāo)準(zhǔn)件的相關(guān)參數(shù)，就會(huì)得出自己所需要的零件。這將會(huì)大幅度減少建模的時(shí)間，提高作業(yè)效率。

當(dāng)所有的零件都繪制完成以后，則可以創(chuàng)建一個(gè)新的組件，在新組建的模塊中，對(duì)所設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行裝配。整個(gè)裝配過(guò)程分為兩大部分：首先將所繪制零件載入新建立的模塊。其次通過(guò)聯(lián)接關(guān)系進(jìn)行約束，最終裝配成型。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了現(xiàn)代設(shè)計(jì)中常用的三維建模軟件Pro/E的概況和使用方法，簡(jiǎn)要說(shuō)明該軟件的特征性質(zhì)和建模時(shí)需要注意的內(nèi)容。繪制了往復(fù)式排氣泵的三維模型圖，對(duì)其中的復(fù)雜部件進(jìn)行裝配。在實(shí)際操作的過(guò)程中，對(duì)該軟件有了更深層次的掌握，理解了三維建模對(duì)當(dāng)今工業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的必要性和重要性。本文主要對(duì)往復(fù)式排氣泵的設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)應(yīng)泵檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行具體的分析概述，其中，進(jìn)行強(qiáng)度校核的零件是變速箱的輸入軸，同時(shí)，對(duì)整個(gè)產(chǎn)品也做了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)分析。于此，裝置的聯(lián)軸器、電動(dòng)機(jī)也精準(zhǔn)選擇，對(duì)于檢測(cè)系統(tǒng)和水汽分離箱和聯(lián)軸器進(jìn)行對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)。最后，對(duì)往復(fù)式的排氣泵的工作基礎(chǔ)理論做了比較詳細(xì)的介紹。有關(guān)三維設(shè)計(jì)方面，應(yīng)用Pro/Engineer對(duì)泵的整體進(jìn)行描述，并在軟件上對(duì)其進(jìn)行了虛擬裝配。該軟件有比較完備的參數(shù)化建模能力。在二維設(shè)計(jì)方面，選擇應(yīng)用AuToCAD軟件，繪制泵的零件圖、裝配圖，可最大化設(shè)計(jì)的效率。