基于SolidWorks离心泵扭曲叶片三种精确建模方法_严建华

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基于SolidWorks离心泵扭曲叶片三种精确建模方法

严建华，滕国荣，朱连帮，冯剑，庄庆怀，石彩萍，张鹏

）（江苏双达泵阀集团有限公司特种化工泵工程技术研究中心，江苏靖江214500

摘介绍了基于SolidWorks对离心泵扭曲叶片三种精确建模方法。利用该方法可以精确地获得离心泵叶片的三要：

维模型，供三维成型打印机快速造型和CFD流场分析，也可应用于数控机床对叶片表面进行精确数控加工，以确保叶片表面各型线与设计数据完全一致。

关键词：水泵扭曲叶片;三维精确建模

中图分类号：TP391.7文献标志码：A文章编号：1002－2333（2014）11－0168－03

0引言1）由于SolidWorks软件不能直接输入极坐标，因此须先利用EXCEL软件对叶片工作面极坐标数据进行处理，利用公式X=R·cos准，Y=R·sin准将极坐标数值转换为笛卡尔坐标数值，式中R为轴面图等高线与前、后流线与轴面截线的交点半径；准为交点半径对应的轴面角度（转化为rad）。

2）在叶片木模图中的轴面图量得前、后流线与轴面截线交点Z座标值及等高线与轴面截线交点Z座标值）。叶片出口中心线Z值设为0，中心线左侧Z值为（图2

正，中心线右侧Z值为负。

3）分别将获得的前、后流线X、Y、Z值和图各轴面截线的笛卡尔坐标X、Y、Z值整理后，再复制粘贴到记事本中，并保存。

扬程、效率）主叶轮是泵的心脏，其工作性能（流量、要由叶轮叶片精度保证，传统制造叶轮叶片的方法是根据二维叶片木模图中的轴面图和平面剪裁图（图1）靠手工放样制作，精度很差。随着三维设计软件、三维造型软件、三维数控加工技术的发展，对叶片精确建模和对叶片表面进行精确加工及对叶轮进行三维打印已经开始普及。现在的泵水力设计软件虽然已能对泵叶片直接进行三维建模，但对于老的优秀水力模型还需要通过其它方法进行进行三维建模，本文主要介绍基于SolidWorks离心泵扭曲叶片三种精确建模方法，以利行业设计人员参考。1

EXCEL、记事本、SolidWorks三维建模方法仅以叶片工作面为例介绍建模过程。

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

环功能G75的使用方法，相对于G00、G01，加工实际槽类零件计算繁琐且编程容易出现错误

［5］

，固定循环指令

G75在轴类零件切断、切宽槽和切跳槽中的使用简单灵活，使编程变得简单易学，减小了编程的工作量和错误率，并且极大地缩短了零件从设计到加工的周期，提高了生产效率，广泛应用于数控车削轴类零件加工中。

［参考文献］

［1］范有雄，吴元祥，陈金牛.数控车削加工切削参数优化［J］.机床

与液压，2013，41（17）：81-84..

图8表1

序号123456

检测项目普通槽1普通槽2跳槽间距宽槽切断表面粗糙度

尼龙棒加工图形工件尺寸检测

5.965.962.081049

准9．96准9．96准17．98准15．98无

［2］张武刚，杨武成.FANUC数控系统车槽循环功能的改进［J］.组

合机床与自动化加工技术，2008（5）：72-74.

［3］王媛媛.复合循环指令G75在FANUC系统中的应用［J］.文理

2013（8）：59.导航.教育研究与实践，

［4］钟如全.数控车削切槽循环指令的开发［J］.现代制造工程，2009

（8）：50-51，134.

［5］王魄.确保切槽/切断更具竞争力［J］.现代零部件，2009（4）：

49-54.

（编辑昊

天）

技术要求尺寸/mm检测结果长度/mm检测直径/mm

准10-0.1×60准10-0.1×6

2

0准16-0.1×10

长度49±0.1Ra3.2

表面粗糙度检测值Ra1.6

!!!!!!!!!!

作者简介：高淼（1984—），女，硕士，讲师，研究方向为机械CAD/CAM、

数控加工工艺与编程等。

收稿日期：2014-07-29

3结语

本文详细论述了用FANUC系统用户宏程序车槽循

168

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36.185.0°

R204.5

的曲线”命令，导入各曲线的

110′100′90′80′

D345.0

70′60′50′40′30′20′10′

10

0°

20

120′

130′

130

坐标值，生成叶片工作面三维

120

110

100

90807060504030

曲线；重复以上步骤作出叶片背面三维曲线；分别对叶片工“放作面和背面三维曲线进行；分别对叶片其它4样曲面”

个面进行“放样曲面”；再对6个面进行“曲面缝合”并形成）。叶片三维实体（图32SolidWorks旋转曲面与垂直平面求三维曲线建模方法

1）在CAD中对叶片轴面图进行处理，删除多余尺寸标注，留好定位点后复制到剪切在前视板；打开SolidWorks，面开启草图，将剪切板中图形粘贴到草图中，移动轴面图使定位点与草图原点重合。

2）以叶轮轴心线为旋转轴线，将每条轴面截线绕轴心线旋转形成轴面截线旋转曲面。

3）在CAD中对叶片剪裁图处理，留好定位点后复制到剪切板，在SolidWorks右视面上开启草图，粘贴草图，移动草图使圆心与草图原点重

R35.0

168

D190.0

37

R110.0

101212121212121234567

85

91.0°

（a）叶片轴面图（b）叶片平面剪裁图

）叶片极坐标（c

合。

4）通过叶片平面剪裁图角度线建立基准面与右视面垂直。

-4.1

-7.9-11.5-14.6-17.1-18.7-19.1-18.8-18.6-18.3-18.0

图1

60.154.749.444.339.434.730.326.724.222.320.719.418.0

叶片木模图

8.34.10.0

5）将SolidWorks工具条

-16.3

-4.3

65.7

55.743.731.719.47.7

下拉菜单下“草图工具”中的“交叉曲线”命令条放到SolidWorks桌面菜单上，通过点击“交叉曲线”命令，选择0°轴面截线旋转曲面和0°角垂直平面，得到2条空间交叉曲线，删除右下方的一条交叉曲线，存图。

6）为了下面作图，将已经作好的旋转曲面和垂直平面隐藏，再依次求得下一个旋转曲面和垂直平面形成的空间交叉曲线（图5）。

7）过空间交叉曲线的两端点分别作2条3D样条线，以2条3D样条线为引导线

012345670123456701234567

图2前、后流线、等高线与轴面截线交点Z坐标值量取方法

4）打开SolidWorks，点击曲线指令“通过X、Y、Z点进行“放样曲面”形成叶片工作面三维图，以同样作图方法

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截线（10°线），点击“转换实体应用”命令，第2条轴面截“旋转实体”命令，将第2条轴面截线沿X轴线变黑，点击4、5、6、7、8、9、10、12、13线旋转10°后保存；同理将第3、

条轴面截线分别“转换实体应用”后，沿X轴线分别旋转

叶片工作面

三维曲线

叶片工作面和背面三维曲线

放样曲面

叶片三维实体

20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°、100°、110°、120°后保）。存（图8

图3叶片三维实体作图流程图

前视面

轴面截线轴面截线旋转曲面粘贴叶片剪裁图过角度线作与旋转曲面的垂直面

图4第1至第4步旋转曲面与垂直平面作图过程

图810°至130°轴面截线转换实体后进行旋转后的

空间曲线

交叉曲线

3）过空间曲线两端点分别作2条3D样条线；以2条3D样条线为引导线进行“放样曲面”形成叶片工作面三）。维图，以同样作图方法作出叶片背面三维图（图9

图5叶片工作面空间交叉曲线作图过程

3D样条线

3D样条线

图9

图6

由交叉曲线和3D引导线进行放样曲面

由空间曲线和3D

引导线进行放样曲面

4）分别对叶片其它4个面进行“放样曲面”，再对6

作出叶片背面三维图（图6）。

8）分别对叶片其它4个面进行“放样曲面”，再对6个面进行“曲面缝合”并形成三维实体。3

SolidWorks旋转叶片轴面截线建模方法

1）打开SolidWorks，以前视面新建一草图，从CAD图中复制叶片工作面轴面截线图粘贴到前视面，移动草图中心点与前视面中心重合；点击草绘3D图命令，再点（0°线），点击“转换实体应用”命击叶片第1条轴面截线

令，第1条轴面截线变黑（图7），保存。

个面进行“曲面缝合”并形成三维实体。4

结语

上述三种叶片建模方法中，第一种建模方法相对复杂，但作图简单；第二种建模方法比较直观；第三种建模其三种建模方法精确度都很高，对于混流方法相对简单。

泵叶片的三维精确建模，该三种方法同样适用。

［参考文献］

［1］关醒凡.现代泵理论与设计［M］.北京：中国宇航出版社，2011.［2］刘斌.基于Pro/E的离心泵扭曲叶片叶轮的三维造型方法[J].现

代科技，2010，9（5）：113-114.

［3］杨方飞,阎楚良，林洪义.水泵叶片三维造型原理与工程应用［J］.

130°

线

农业机械学报，2003，34（1）：95-97.

［4］黄道见，黄程，黄锦.离心泵叶轮三维造型［J］.农机化研究，2004

（6）：130-131.

［5］戴玉姝，王雷，蔡兰.离心泵叶轮扭曲叶片参数化实施造型方法

探讨［J］.排灌机械，2004（1）：20-22.

0°线

（编辑明涛）

图7叶片工作面轴面截线“转换实体应用”

!!!!!!!!!!

作者简介：严建华（1976—），男，高级工程师，工程技术研究中心技术

部主任，从事特种化工泵设计研究。

收稿日期：2014-07-11

2）继续点击草绘3D图命令，再点击叶片第2条轴面

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4jf1.html