基于UG的离心泵三维实体造型设计.pdf

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1、758化工机械2013年基于UG的离心泵三维实体造型设计周元欣幸1王玮1宫敬1林宝辉2信鹏2(1．油气管道输送安全国家工程实验室；2．中国石油天然气管道工程有限公司)摘要介绍了利用UGNX7．5软件进行离心泵三雏实体造型的过程。在对叶轮和蜗壳两个关键部件进行造型的过程中，运用宏命令的方式，引入参数化的设计方法，简化了造型的操作过程，节省了设计时间。关键词离心泵三维参数化设计三维造型中图分类号TQ051．21文献标识码A文章编号0254-6094(2013)06-0758-04UG(UnigraphiesNX)是SiemensPLMSoftware公司出品的

2、一款集计算机辅助设计、计算机辅助分析和计算机辅助制造为一体的三维参数化软件，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体和造型的建构，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用软件⋯。在进行数值模拟分析之前，需要对离心泵进行三维实体造型设计，UG非常适合离心泵等复杂水利机械的三维实体造型设计。笔者研究在UGNX7．5软件平台的基础上，对离心泵的叶轮和蜗壳进行三维实体设计，为后续离心泵内部流场的数值模拟和数控加工奠定基础。1离心泵参数化造型设计在离心泵三维几何造型设计过程中，对关键部件的造型设计有很多相似的操作步骤，包括叶轮和蜗壳的设计。如果造型设计过程中，引人参数

3、化设计方法，可以简化造型的操作过程，节省模型的设计时间。参数化设计使用约束(包括几何约束和尺寸约束)，以模型的尺寸作为变量，建立通用几何模型，通过改变模型的尺寸来生成所需的几何模型。由于参数化设计所特有的草图设计和尺寸驱动修改图形的功能优势，它已经成为产品设计的主要手段之一【21。运用宏命令的方式，引入了参数化的设计方法口3，其主要的操作过程如下：a．创建模板文件，在基准坐标系下创建草图，并添加几何约束和尺寸约束，完成草图后保存该文件并退出；‘b．预置WCS(工作坐标系)，在新建文件下的菜单栏中，选“格式一wcs_旋转”，完成WCS的预设置；c．录制宏命令

4、，在菜单栏中选“工具-÷宏-÷开始录制”，在打开的对话框中定义要录制的宏文件的名字，在菜单栏中选“格式一WCS一旋转”，完成WCS的旋转，选“文件一导入_+部件”，导入模板文件，在菜单栏中选“工具叶宏_÷停止录制”；d．预置WCS(工作坐标系)，在菜单中选“格式-+wcS”下的命令选项，将工作坐标系调整到合适的位置；e．回放宏命令，在菜单栏中选“工具_+宏_回放”，选中创建的宏命令，根据要创建的草图数目，确定宏命令回放次数；f．电子表格批量编辑表达式，在菜单栏中选“工具_=表达式”，对话框中点击电子表格编辑，在打开的工作表中，编辑Formula一列中要修改

5、的数据，在加载项中更新公式，关闭工作表，此时表达式中的数据会自动修改，点击表达式中的确定，模型会根据编辑后的尺寸数据重新修改，生成新的模型。·周元欣，男，1987年3月生，硕士研究生。．北京市，102249。第40卷第6期化工机械7592叶轮流体域的三维几何造型设计离心泵的叶轮有圆柱形叶片和扭曲形叶片两种”。，扭曲叶片可以减小叶片负荷、改善泵的吸人性能并提高泵的抗汽蚀能力，因此在中高比转数的离心泵叶轮中被广泛应用∞’。2．1创建叶轮回转体在草图中绘制叶轮的轴流平面图，以该草图为截面，选“回转”命令，旋转1800创建出叶轮前、后盖板曲面的回转体(图1)。图1

6、叶轮前、后盖板曲面的回转体2．2创建叶片的轴面截线图在离心泵叶轮的造型中，叶片形状主要由水力设计中轴面流线图和叶片木模图数据确定¨J，叶片木模图以柱坐标的形式给出了叶片表面的型值点数据。离心泵扭曲叶片叶轮的曲面非常复杂，进行造型设计之前要读取曲面上所有的离散型值点数据，然后将各个轴面截线图上的数据点用商线连接，建寺叶片的轴而截线r图21图2叶片的轴面截线对于UG软件读取型值点数据的过程，笔者研究试验了两种方法：一种是在草图平面选用插入点的方式，在“点”命令下偏置选项中选取的柱面副，然后输入点的半径和角度；另一种是利用宏命令的方式完成数据点的输入，在电子表格

7、中对型值点数据批量编辑。通过对比发现：第一种方法的流程简单，但是操作繁琐，每插人一个点需要选取点命令进行设置，而且型值点较多时，点坐标输入容易出错；第二种方法简化了设计工作，节省了设计时间，方便了对数据点的修改，实现了对模型的参数化设计，对每个轴截面上的型值点数据可以很方便地进行批量处理，但是对于不同轴截面需要重新录制宏命令，而且需要同一轴截面上的型值点数据等角度变化，非等角度变化的数据点需要单独插入到模型中。2．3绘制叶片实体选取“投影”命令，将工作面和背面的前、后流线的数据点分别在图1的回转体上进行投影；选取“艺术样条”命令，分别生成叶片工作面和背面的

8、样条曲线，然后通过“长度”命令对样条曲线进行延长(图3)。图3叶片