对阀门设计中三维设计软件SolidWorks应用的几点探讨

摘 要：参数化设计是当代设计的有机构成部分，运用电脑的高端软件，只要录入参数，利用程序计算就可以获得设计图，而且精准度理想。从工程设计实践来看，运用Solidworks对阀门实施设计，能够完善阀门功能，提升阀门设计效率。

关键词：阀门设计；Solidworks；应用；三维软件；探讨

一、Solidworks平台中必须的插件

（一）CAE模块—COSMOSWorks

Solidworks是一種可以实现更为复杂、更为精细的三维造型，并制成工程图的制作软件。当中，COSMOSWorks是一类关键的插件，通常被用在电磁解析、流场解析以及构造强度解析方面，协助设计师精准定位。对模型构造实施解读并进行比较解析，提升设计模型的精度与准确度。而且，COSMOSWorks操控极为简易，并且学习起来困难不大。而对普通的较为简单的部件实施应力状况解析，操控人员不用具备专项技能，就可以对其实施简易化的解析。[1]

（二）仿真模块COSMOSMotion

COSMOSMotion是以ADAMS解决方案引擎为核心构建的，通常适用于明确仿真构造的运动情况，在SolidWorks窗口运转中有着极为关键的作用。该模块可以观察到部件在特定周期内运转的态势，并把载荷输入COSMOSWorks内迅速运算并解析，能够确保计算成果的精度；[2]并且，可以预判部件中的隐患，让设计师尽快修正。此外，在该流程中，可以透过API端口自动运用各类语言实现二次研发，进而构建更为繁杂的运动仿真算例，协助设计师完成验证。

（三）CAD模块—CAMWorks

CAMWorks是一类与Solidworks有效对接的加工编程软件，可以对设计构造实施加工特征的自动辨识以及提取，并自动构建数据输送中心，是一类高端智能的部件加工软件，其在生产中的功能相对较为完善。

二、阀门设计平台内的参数化设计

（一）基础部件建模

第一步，应绘出一定规格的对夹蝶阀阀体密封圈，且要参考几何尺寸。建模完毕之后，要使用已有的操作流程对设计进行批注，将设计参数在设计图中进行批注，明确设计参数是不是无误；之后能够利用菜单中的选项任意变更设计的尺寸名称，构建专属的设计尺寸代号。

在构建参数化设计部件的三维模型阶段，应在设计管控配置阶段，挑选主参数，就能够让软件程序自动生成对应规格的部件设计，规避反复作业，节省大批的设计时间，而且可以确保设计的精度。在产品装配设计阶段，应挑选必须的部件将其配置到装配区域，系统可以自动安排装配作业，通过设立配置对话界面的数据就可以形成对部件的添加，让阀门装配更为迅速。

（二）构建系列部件设计表

构建部件设计表阶段，应执行插入表格指令，在设计窗口中显示出来。表格内的参数能够自动或一次输入最好。自动生成阶段，要全选尺寸选项，之后录入表格内，或逐个键入尺寸，然后尺寸的名称能够自动显现，而且自动录入到表格内——此时获得的参数能够为设计师所用。[4]透过这类模式一次录入相异规格的阀体密封圈相应位置的尺寸参数，就可以统筹出设计参数表格。表格布置完毕后，就可以获得整个系列阀体密封圈的部件主数据。

（三）阀门部件几何数据数据库的应用

设计必须的数据都保留在VB程序内，VB程序内会配置DATA 空间，其作用是将数据库内的数据传送到主程序内。可以达成数据库与数据页面的相连以及互动，进而完成对应的工作目标。当中，数据库内的数据会通过图表的形式表现，表中中部的数据通过分门别类，能够便于客户检索，对客户的需求能够较好的满足。

（四）基于流体力学的Solidworks Flow Simulation分析

阀门设计中引进流体力学并解析后，在进行物理实验以前，必须借助流体解析来预估启闭件在运用流程中与流体间的互相影响，从而优化内部构造。运用Solidworks Flow Simulation软件对阀体实施CFD解析，在比较相异的阀口构造以及流量的情况下，让阀门构造更为合理。通过流体解析，能够预估在相异环境下，流体在阀门中的流动态势，通过比较挑选性能更好的构造设计。

（五）出工程图

阀门是管道装置，其内部结构必须符合流体力学原理与客户需求的标准。在运用solidworks软件对阀门的三维模型进行构建后，可以便捷地生成工程图，特别是内部尺寸的表达，solidworks可以在任意平面进行剖视图表达，这是平面CAD软件无法比拟的。通过solidworks强大的工程图板块，无论从模具设计，及机械加工，再到后面装配试压，都可以很清楚地表达设计者的意图，同时也可以减少现场因错误读图而引起的失误，大大降低时间成本。

三、应力解析

利用Solidworks的COSMOSWorks插件，对已经绘制出的部件实施载荷以及约束加载，选择“运行”选项，整个软件会对受力部件实施应力、相互变形以及位移等解析。例如：一个支架的应力成果见下图。

图2 支架应力简图

例如：下法兰三类一簇的箭头为约束，上法兰沿轴线的箭头是阀杆轴向力，沿圆形布置的箭头是阀杆扭矩，这两种载荷均能够利用电动驱动装置传输到支架法兰。图片右端的柱形图是应力成果，由上而下不断改变的色调，表示应力的改变状况，部件上也会呈现出不同的色调。[5]柱形图右端存在量化的应力数据。选择“应变”、“位移”选项，能够看到部件的应变、位移情况。

对型式较为繁杂的承力部件，依照力学算式对其手动加以换算，其工作强度太大。而COSMOSWorks的解析，彻底解决了这种模式带来的低效、精度差等问题。此外，虚拟装配以及动作模拟技术的应用，能够直接得到阀门各部件间是否有尺寸、方位干涉等情况。

结束语：

Solidworks的虚拟设计平台对中小规模公司的部件设计需求能够有效迎合，而且对各类设计模块都可以兼容，将设计层面的技术与该软件结合，能够提高设计质量。而Solidworks系列部件设计表参数化的模式，操控简便，而且并不需要专项操控技能，学习起来更为容易。Solidworks的版本的持续升级，让其功能得到强化，阀门设计作业也能够更为精确。伴随应用模式的持续改进，阀门设计将会向智能化、自动化方向发展。

参考文献：

[1] 刘永良，颜震，李峰等.基于SolidWorks Simulation的轨道式球阀密封比压有限元分析[J].石油和化工设备，2014，（7）：17-20.

[2] 刘晓凯，吉元鑫.基于SolidWorks Flow Simulation的蝶式止回阀蝶板数值仿真及结构对比[J].智能制造，2015，（12）：51-54.