摘  要：應用目前先進的自頂向下的設計理念，使用三維Autodesk Inventor軟件為工具,以平板鋼閘門門葉裝置為例,詳細介紹了主骨架模型與主導零件相結合的參數化建模方法及虛擬裝配中各零件之間的干涉檢查, 此參數化設計思路對于其他機械的設計,具有很好的參考價值。
關鍵詞：平板鋼閘門;三維參數化設計;Autodesk Inventor ;骨架模型;自適應
    一、概述：在中、小型水利樞紐及水電站金屬結構閘門中，平面鋼閘門運用較為廣泛，工程布置多在水庫的輸水洞、渠道及水電站進水口、尾水渠，是泄洪建筑物的重要組成部分。
    隨著一批大型水電工程的上馬，壩工技術和輔助設計水平的提高使得鋼閘門的設計趨于復雜化，迫切需要在傳統設計的手段和思路上進行改革，以適應當前的設計趨勢。在科技飛速發展的今天，產品設計已經進入到了全新的三維可視化設計階段, 三維參數化設計和二維設計相比有直觀形象、容易事先發現設計缺陷等明顯優越性，有助提高設計質量和效率，縮短設計周期，保證設計質量。
    二、三維參數化建模思想
    參數化技術是用一組參數來約定設計對象的信息模型，通過參數之間的關系與參數和設計對象的信息模型的關系，部分參數的修改可以直接導致設計結果的自動修改。參數化技術在CAD軟件中應用會方便了零件的設計修改過程，提高了設計效率和準確性。
    本文平板鋼閘門三維參數化建模以Autodesk Inventor制圖軟件為平臺，采用目前先進的自頂向下的設計理念，它強調從設計實體入手，從設計實體上衍生出設計人員需要的分析計算模型，二維工程圖模型，通過實體的參數化模型帶動分析模型和二維工程圖模型的改變，達到提高設計效率的目的。因此，我們首先構建一個骨架模型，然后在此骨架模型上進行新零件的構建或已建零件的裝配，通過添加裝配約束使零件與骨架模型相關聯，部分參數的修改可以直接導致設計結果的自動修改，從而實現參數化建模的思想。
    三、平板鋼閘門門葉裝置的參數化建模過程
    平板鋼閘門一般是由可以上下移動的門葉結構、埋固構件和啟閉閘門的機械設備三大部分所組成，本模型只是對平板鋼閘門的門葉結構及裝置進行了參數化建模。
    1、門業結構的參數化建模
    （1）主骨架的設計   
    以某拱壩平板鋼閘門(事故檢修閘門)為研究對象，先初規劃出計出該設備的主骨架。主要是門葉結構的構建，其他設備都是在門葉結構的基礎上而建的。而門葉結構主要是對面板、主梁、次梁、邊梁、橫向隔板的空間位置的規劃，由此構建了以下主骨架模型，如圖2所示。
    本鋼閘門門葉結構由底葉門葉結構、中葉門葉結構和頂葉門葉三部分組成，主骨架中不包含具體的零件，只是對平板鋼閘門中面板、主梁、次梁、邊梁、橫向隔板的空間位置作出了規劃，主骨架中包含了各個子裝配體的設計基準，改變主裝配體的參數，子裝配體的空間位置也會相應的發生改變。
    （2）子裝配和零件的設計
    當代表頂層裝配的骨架模型確定,設計基準傳遞下去之后,可以進行單個的零件設計。這里,可以采用兩種方法進行零件的詳細設計:一種方法是基于已存在的頂層基準,設計好零件再進行裝配;另一種方法是在裝配關系中建立零件模型。零件模型建立好后,管理零件之間的相互關聯性。用添加方程式的形式來控制零件與零件之間以及零件與裝配件之間的關聯性。
    本文零件是在裝配環境下的骨架模型上所建立的，在構造骨架模型時創建了許多工作平面作為建立零件的參考面；在工作平面上新建草圖，完成零件的二維輪廓繪制，尺寸是隨意的，沒有進行約束，處于欠約束狀態；選取截面拉升設計厚度（也可參數約束），利用Inventor強大的自適應功能，將零件的各個面與框架的對應參考面添加相應的約束。零件會定位在相應的位置，它的尺寸與骨架模型對應的尺寸相關聯。當框架的尺寸發生變化時，零件與它相關聯的尺寸也發生相應的變化，從而實現參數化建模。
    以底葉結構面板為例：
    1）在裝配環境中單擊“創建零部件”按鈕，進行創建在位零部件設置，然后在草圖環境中骨架模型所對應的參照面上進行面板的二維輪廓繪制，面板輪廓繪好后---右鍵菜單---點擊結束草圖--退出草圖環境。
    2）零件轉到了特征面板，單擊“拉伸”按鈕，進行相應的特征設置，單擊“確定”按鈕。然后單擊右鍵，點擊“完成編輯”按鈕，結束零件特征，特征面板轉到部件面板。
    底門葉面板是創建的第一個零件，inventor自動將該零件固定，要想實現零件的自由拉伸，必須右鍵單擊該零件，彈出對話框中，在取消固定按鈕前邊的“√”，并且開啟自適應按鈕前邊的“√”。
    3）零部件的裝配約束：
    單擊“添加裝配約束”按鈕，出現添加裝配約束對話框，點擊“裝配”中的“配合”，在“選擇”中單擊“第一次選擇”選取面板的上邊緣，單擊“第二次選擇”選取創建的工作平面，在“方式”中選取“表面平齊”選項，單擊應用按鈕。
    按同樣的方法，將底葉面板的其他三個面與所創建對應的工作面參加相應的約束，這樣底門葉結構的面板按我們的設計要求固定在了主骨架模型上（圖3）。把主骨架的尺寸發生變化時，對應面板的尺寸也會隨主骨架尺寸的變化而變化，從而達到參數化建模的效果。
    同理，把鋼閘門門葉結構的其他面板、主梁、次梁、底梁、頂梁、邊梁、吊耳等零件也建立在主骨架對應的參照面上，這樣完成了平板鋼閘門門葉結構的參數建模工作
    2、平板鋼閘門門葉裝置的參數化建模
    由于主輪裝置、籠罩裝置、止水裝置、配重裝置和反滑塊裝置結構比較復雜，我們是作為獨立的零部件設計的。