基于SolidWorks的平板闸门虚拟设计

薛 军

（山西省运城市北赵引黄工程建设管理局，山西 运城 044200）

1 引言

闸门大多布置在水库的输水洞、渠道及水电站进水口、尾水渠等各个部分，平板闸门具有结构简单，制造、安装容易，维修方便，综合造价低，运行安全可靠等优点。近年来，平板闸门广泛应用于各种水利枢纽或水电站中。目前，在闸门设计上大多采用二维绘图软件设计。相对于手工绘图，二维绘图软件设计效率高，但二维设计的图形不够直观智能，如果设计尺寸需要调整，修改图纸工作量较大，浪费时间，延长了设计周期。为克服以上缺点，采用三维软件进行闸门设计，借助三维设计软件SolidWorks进行平板闸门的虚拟设计，不仅可以直观地反映平板闸门，还可进一步进行有限元分析计算，缩短变形产品的设计周期。

2 平板闸门三维建模

2.1 平板闸门结构

平板闸门的机械结构主要包括门框、门板、密封条、提升杆、电机、减速机等（见图1）。

图1 平板闸门主要结构

门框是闸门启闭传动系统和门板安装的基础件，也是主要的受力件之一，门板的升降用于调整闸门开度的大小，门板的重量对启闭传动系统的输出力矩有重要影响，门板主体框架、筋板由高强铝合金制作，型腔内填充铝蜂窝后压粘铝合金面板，具有重量轻、刚度好、不生锈等特点。

2.2 平板闸门零件三维建模

SolidWorks三维建模主要特点是参数化和特征化。参数化是指由驱动尺寸和几何关系组成，在零件设计中可以直接修改某个驱动尺寸，其余与这个尺寸有几何关系的尺寸同步修改，方便直观。SolidWorks设计主要分为草图设计和特征设计，草图主要包括画直线、圆、曲线等，特征主要包括拉伸、旋转、扫描等。

零件三维建模设计时，首先选取一个基准面进行草图绘制，绘制完成草图后退出，进入零件的特征设计模式，对应于理想的结构进行拉伸、旋转、扫描等实体操作，并对实体进行修饰操作，如倒圆、倒角、阵列等，生产一个零件几何体。

门板是内部网格状结构，首先草绘基本框架，然后进行凸台拉伸，再选择其他基准面进行草图绘制，然后进行切除拉伸，共进行6次凸台拉伸，5次切除拉伸，建成所需的门板模型。圆销依次进行旋转，完成切除拉伸和凸台拉伸；上横梁结构比较复杂，进行了拉伸、旋转、镜像、螺纹孔等操作，最后建模形成；提升杆主要进行拉伸、圆角、镜像等操作。

2.3 闸门装配

装配设计是设计的重要部分，装配是将设计好的各个零件三维模型组装起来，通过添加零件三维模型间的重合、平行、同心、夹角、距离、垂直等约束条件，使各零件模型组合成一个装配体，这个装配体就是要生产的完整产品。在装配过程中，可以进行装配干涉检查，发现设计出现问题及时改进。由于平板闸门的构件较多且非常复杂，首先应建立子装配体，再利用子装配之间的配合关系将各个子装配体组装起来，形成一个完整的闸门装配，最后对总装配进行渲染,包括颜色、设置透明、材料属性等。

装配分成平板闸门门板子装配和门框子装配，最后装配形成总装配。门板子装配主要进行连接块与门板的配合，最终形成门板子装配。将门板子装配、门框子装配、密封条、电机、螺钉等装配到一起后，形成总的装配图。

3 二维图的导出

使用SolidWorks完成三维建模设计后，应用SolidWorks软件可以直接转化为二维图。

3.1 二维图生成

针对二维图的特点，根据图纸规格，分为A0，A1，A2，A3，A4图纸模版，利用图纸模板建立相对应的图纸模板。通过SolidWorks软件的视图创建模块对已有的三维实体模型建立前视图、左视图、俯视图等，从而生成二维图。

3.2 尺寸标注

SolidWorks能实现自动标注，但自动标注格式较乱，实际设计中大多采用手动标注或自动标注后手动修改。

4 结语

第一，使用SolidWorks三维软件设计平板闸门，设计过程从平面图转变为可视的三维模型图，可以更直观地展示闸门结构。第二，通过SolidWorks三维模型生成二维图，方便快捷，大大减少了设计者绘图时间，并降低了绘图过程中视图发生错误的概率。第三，设计过程中修改零件尺寸方便，装配中的零件模型也随着改变，方便快捷。第四，对于今后的改进设计更加方便，参数化的设计只需修改参数就能达到要求，大大提高了设计效率。