水環真空泵(簡稱水環泵)是一種粗真空泵，在很多行業都有著廣泛應用。它的主要零部件有泵體、前后端蓋、葉輪、軸等。在產品結構設計時，如泵體有著較復雜的內腔結構，使用二維工程圖存在著讀圖難度大，客戶看不明白，不直觀等問題。另外，產品結構稍有改動或對于相同結構不同型號的產品，使用二維繪圖技術輔助設計，改動起來比較麻煩。而使用三維參數化設計可以非常方便的進行改動。本文就是以2BE 型水環真空泵為例，介紹了參數化設計在真空泵設計中的應用。

1、2BEA 水環真空泵簡介

　　水環真空泵(簡稱水環泵) 是一種粗真空泵，用來抽吸空氣或其他不溶于水、無腐蝕性、不含固體顆粒的氣體，以使被抽密閉的容器形成一定的真空。通過改變結構材料，亦可用于抽吸腐蝕氣體或以腐蝕液體做工作液。能夠獲得2000~4000 Pa 的極限真空，與羅茨真空泵組成機組可獲得1~600 Pa 的真空度。另外，水環泵也可作壓縮機使用，稱為水環式壓縮機，屬于低壓壓縮機，壓力范圍為0.1~0.2 MPa 壓力。在石油、煤礦(抽瓦斯)、化工、機械、制藥、礦山、造紙、食品、建材、塑料、冶金、電器等行業都有著廣泛應用。

2、NX 參數化設計的優勢

　　現如今，CAD二維繪圖技術的應用已經非常普遍，并且在逐步的向三維設計過渡。從實現制造業信息化的角度來說，產品的三維模型相較于二維工程圖，能夠更完整、直觀、形象的定義和描述設計及制造信息。在真空泵產品的設計和開發過程中，為提高產品設計質量、縮短產品開發周期，大多數零部件已經標準化、系列化和通用化。而參數化設計恰恰能夠滿足制造信息化的要求。UGNX 作為一款CAD/CAM/CAE 一體化軟件，具有強大的參數化設計功能，在設計和制造領域得到了廣泛的應用。在UGNX 中實現參數化設計方法主要有表達式法、程序設計法等，表達式法簡單、方便，真空技術網(http://smsksx.com/)認為不需學習專門的編程軟件，易于上手、理解，因此本文便以此法為例介紹參數化設計在水環真空泵中的應用。

　　3、水環真空泵三維建模造型分析

　　水環真空泵(如圖1、圖2 所示)由泵體、前后端蓋、葉輪、軸等零件組成。

圖1 2BEA303 水環真空泵　圖2 2BEA252 水環真空泵

　　泵體、軸、法蘭等零件的三維模型的建立比較簡單，主體結構均為圓柱，建議建模時盡量使用圓柱、孔、槽等體素特征建模，避免過多使用草圖，這樣有利于后期修改及參數化設計的實現。參數化設計步驟如下：首先使用菜單【工具】→【表達式】功能定義變量，將名稱等改成符合個人習慣的名稱代號；確定后打開【工具】→【部件族】對話框，先添加變量到“選定的列”中；然后指定路徑，點擊“創建”按鈕，在彈出的Excel電子表格中添加數據，并使用Excel 表格中的【部件族】→【保存族】菜單命令進行保存、確定；至此“部件族”的創建已完成。保存零件并退出后，再新建一個文件，選擇【裝配】→【組件】→【添加組件】，選擇已創建部件族的零件并“確定”后，系統打開“選擇族成員”對話框，選擇需要的值并確定即可創建一個新的部件族零件。結果如圖3 所示。

圖3 用部件族創建的多個不同尺寸的法蘭

　　前后端蓋的三維模型的建立比較麻煩，特別是端蓋有著復雜的內腔。而NX 強大的三維建模功能及同步建模能夠滿足這種具有復雜內腔結構產品的三維建模。如圖4 所示。端蓋三維模型的創建只需用到NX 的拉伸、回轉、修剪體、鏡像體、實例特征等命令即可實現。

　　不同型號的真空泵，基本結構相同，只是尺寸不同而已，所以在建立三維模型時，建議使用NX 自帶的表達式法參數化設計來實現。如圖5所示，直接在表達式中更改參數數值即可，此方法簡單易行，設計者不需要學習專門的軟件進行編程。

圖4 端蓋三維模型　圖5 表達式對話框

4、結論與展望

　　NX 參數化設計可以極大的提高水環真空泵的設計效率，而且此方法也適用于其它真空泵的設計。而且使用NX 的裝配功能可以進行真空泵結構裝配檢驗，使用運動仿真功能可以進行運動分析，可以大大的節省財力、物力及產品設計周期。