0 引言
压缩机是一种压缩气体提高气体压力或输送气体的机器，应用极为广泛。在采矿业、冶金业、机械制造业、土木工程、石油化学工业、制冷与气体分离工程以及国防工业中，压缩机是必不可少的关键设备之一。此外，医疗、纺织、食品、农业、交通等部门的需求也与日俱增。压缩机因其用途广泛被称为“通用机械”。
气阀组件是活塞式压缩机的一个重要组成部分，气阀组件的作用是控制气缸中的气体吸人和排出。而环状气阀组件又是最为常见的气阀形式。生产气阀的企业多数还采用二维CAD绘图工具进行绘图。虽然气阀零件的结构形式已经比较固定，但由于外型尺寸的不同，环数会有所不同，即便是同环数的零件，也有众多的尺寸系列。每增加一种不同尺寸的气阀组件，用二维CAD绘图工具来绘图，都需要重新绘图，工作量比较繁重，即使用类似图纸进行更改，由于尺寸变化，也需要大量的线条偏置或者拉伸拖动等操作，很多尺寸需要重标，且出错率较高。
受某气阀组件生产企业委托，近期笔者利用NXNX7.5软件，通过该软件的表达式工具，为该企业设计了多套主要气阀零件的参数化模板，该模板包括零件的三维模型、二维工程图及铣削加工程序。有了这些模板，再需要设计新的气阀时，只需要打开该模板文件，再打开表达式对话框，将需要变化的参数进行一一更改，三维模型、二维工程图及铣削加工程序均会跟随零件参数的变化而变化。本模板全部基于参数化设计，因此不仅可大大节省绘制时间，而且不容易产生计算错误。
本文以一种四环阀座零件为例，详细介绍参数化模板的设计原理和制作过程，供大家参考。
1 四环阀座参数化模板的实体建模过程
1.1 创建阀座表达式
打开NX7.5软件，创建一个新的文件，然后进入建模环境。单击“工具”/“表达式”选项，或使用快捷键Ctrl+E，将打开“表达式”对话框，在该对话框中按表1所示逐一输入相关的表达式：表达式“名称”栏输入表1第一列的字母，“公式”栏输入表1第三列对应的公式或者数值，每输完一条，点击公式后面的对号进行输入确认。注：该参数名称是笔者根据自己的理解自定义的未必与企业的命名一致，此处也可以用企业习惯的其他字母替换。
1.2 创建阀座坯体
第一步：单击“插入”/“草图”选项或单击“草图”图标，打开“创建草图”对话框，在默认基准平面上使用草图工具绘制阀座坯体截面轮廓草图，同时进行草图约束(几何约束+尺寸约束），然后双击每个尺寸，将尺寸值通过公式选项输入对应的表达式中的公式名称，草图效果如图3所示，最后按“完成草图”按钮退出草图环境。
第二步：单击“插入”/“设计特征”/“同转”命令或单击“特征”工具栏中的按钮，系统弹出“回转”对话框，首先选择前面完成的草图曲线作为同转截面线，然后选择Z轴作为同转轴，再输入同转角度值为360，布尔选项选择“无”，然后确认完成同转特征的创建。完成效果如图4所示。
1.3 创建长圆槽特征
第一步：参照1.2第一步操作步骤，选择阀座坯体大端面作为草图平面，绘制长网槽轮廓线(注意此处只需完成1/4轮廓的绘制，其余部分可通过后面的阵列命令完成)，同时将尺寸值通过公式选项输入对应的表达式中的公式名称或计算公式。
第二步单击“插入”/“设计特征”/“拉伸”选项或单击图标，系统弹出“拉伸”对话框，首先选择上一步绘制的长网槽轮廓曲线作为拉伸截面线，然后选择拉伸方向(指向实体内部)，再通过公式方式将拉伸距离数值设为表达式“cs”，布尔选项选择“求差”，然后确认完成拉伸特征的创建。此时阀座坯体被切出1/4长网槽。
第三步：执行“插入”/“来白曲线集的曲线”/“投影”命令或单击“曲线”工具栏中的“投影曲线”按钮，要投影的曲线选择前面所绘制的长网槽曲线，投影对象选择阀座坯体的另一端面，其他选项默认设置，单击“确定”按钮在阀座坯体的另一面投影出相同形状的曲线．然后再单击“曲线”工具栏中的“偏置曲线”按钮，将刚刚投影的曲线向外偏置“(ckd-ckx)/2”的距离，得到一组新曲线。
第四步：执行“插入”/“网格曲面”/“直纹面”命令或单击“曲面”工具栏中的“直纹面”按钮，分别以拉伸槽底轮廓为截面线串1，对应的偏置曲线作为截面线串2，生成多个锥形直纹体。然后再执行一个布尔求差命令，创建出锥形长网孔。
第五步：执行“插入”/“关联复制”/“实例特征”命令或单击“特征操作”工具栏中的“实例特征”按钮，进入“实例特征”对话框，选择“阵列面”方式之网形阵列，选择长网槽的所有面(包括直槽和锥槽部分)为阵列面，选择过阀座坯体轴线的Z轴作为阵列同转轴，图样属性选项中角度栏设为90，网数量栏设为4，在单击“确定”按钮，完成特征复制操作。
1.4 创建环槽特征
第一步：参照前述参数化草图创建方法，在垂直于阀座端面且过中心轴线的平面上创建如图7所示环槽截面轮廓草图。注：多个相同尺寸的矩形曲线，只需绘制第一个并完整约束，其余的可通过阵列曲线之线性阵列方式生成，阵列节距为k/2。
第二步：参照前述同转命令的使用方法，创建环槽回转特征，同时通过布尔“求差”选项，生成环槽特征。
1.5 创建中心孔特征
执行“插入”/“设计特征”/“孔”选项或单击“孔”按钮，弹出“孔”对话框，指定阀座大端面中心点为孔中心位置，通过公式设孔直径为表达式“nkzj”，深度限制为贯通体，单击“确定”按钮，完成中心孔特征的创建。
最后参照1.4第一步和第二步操作方法，将长网槽直槽部分回转贯通，也生成环槽。同时进行拔模、倒角等细节操作。
2 阀座模板二维工程图及加工程度设计
在此参数化模板三维模型的基础上通过软件的工程图模块制作对应的二维工程图，工程图效果如图2所示。在此参数化模板三维模型的基础上通过软件的加工模块生成加工盘轨。具体设计过程在此文中暂不进行详细介绍。
3 阀座参数化模板的使用方法
有了此三维参数化模板文件后，每次需要创建不同尺寸的四环阀座零件时，只需将该模板文件另存，然后进入建模环境，单击“工具”/“表达式”选项，打开“表达式”对话框，在表达式列表中，根据设计要求，修改表1中所涉及的参数，然后确定完成，便可以快速得到一个新参数的四环阀座模型。
当该模板尺寸更改后，二维工程图的各个视图及相关尺寸均会自动发生相应变化，设计者只需简单的调整一下图面上诸如个别中心线、个别表面粗糙度及形位公差等的位置，一张新图就完成了。刀轨也只需要通过简单的重新生成操作，亦可跟随模型尺寸的变化自动重新计算和生成，然后进行后处理操作，便可以生成NC代码，从而进行零件的实物加工。
4 结束语
总之，有了该参数化模板，将为今后的气阀组件设计工作提供了极大的方便，不仅可以节约技术人员的大量时间．减少劳动强度，而且对技术人员的绘图能力和软件熟练程度降低了要求，即使一个NX软件的应用新手，只要稍做指导，便可以掌握该模板的使用。另外由于应用该参数化模板后，工程图尺寸基本不需要手工输入，加工时的下刀点和刀轨也不需要人手工计算．NC码也不需要手工编写，因此也将会大大降低设计和加工的出错几率，降低生产成本，提高生产周期。综上所述，该系列参数化模板具有很强的应用性，是非常值得推广应用的。
(审核编辑: 智汇胡妮)
