叶轮水体造型的优化设计

时间：2023-06-29 理论教育版权反馈

【摘要】：图2-25 建立叶片prt文件建立基准轴单击造型界面右侧的命令按钮，弹出对话框后选择Z轴，如图2-26所示，单击按钮，完成基准轴的建立。此外还要绘制一条叶轮中心线，最后把图形缩放成1∶1。整理的最终效果如图2-27所示，将工作面与背面分别保存两个文件，文件类型为*.dwg。本例叶轮的旋转方向为从进口方向看逆时针旋转，具体旋转角度要根据木模图来确定。图2-48 叶片工作面③ 叶片背面造型重复上述步骤，完成叶片背面的造型。

叶轮水体造型的优化设计

（1）建立叶片prt文件

启动Pro/E，进入界面后，单击【新建】命令按钮，出现如图2-25所示对话框。【类型】栏选择【零件】，【子类型】栏选择【实体】，在【名称】栏输入blade，取消【使用缺省模板】前的对勾，单击【确定】按钮，如图所示，【模板】栏选择mmns_part_solid模板，单击【确定】，进入造型界面。

图2-25 建立叶片prt文件

（2）建立基准轴

单击造型界面右侧的【基准轴】命令按钮，弹出对话框后选择Z轴，如图2-26所示，单击【确定】按钮，完成基准轴的建立。

图2-26 建立基准轴

（3）绘制叶片工作面及背面

本书介绍两种绘制方法：旋转法和打点法。

1）旋转法

① 整理叶片木模图

在AutoCAD中对离心泵叶片木模图进行整理，保留叶轮轴面截线、叶片工作面木模截线、背面木模截线以及轴线。此外还要绘制一条叶轮中心线，最后把图形缩放成1∶1。整理的最终效果如图2-27所示，将工作面与背面分别保存两个文件，文件类型为*.dwg。建议保存为AutoCAD 2004版本的文件。

② 导入叶片工作面木模图

单击造型界面右侧的【草绘】命令按钮，弹出对话框，如图2-28所示，在【草绘平面】的【平面】选择TOP平面，【草绘方向】的【方向】选择底部，其他为默认值，单击【草绘】进入草绘界面。单击菜单栏【草绘】→【数据来自文件】→【文件系统】，弹出如图2-29所示对话框，找到之前整理的叶片工作面木模图文件，单击【打开】按钮，弹出信息窗口单击【关闭】按钮。在草绘区域的任意位置单击鼠标左键，导入木模图。

图2-27 叶片木模图

图2-28 【草绘】对话框

图2-29 导入木模图

在导入的草绘图形中有一个白色的小圆圈，鼠标右键单击该小圆圈，拖动至轴线与中间线的交点处。然后，鼠标左键单击该小圆圈，拖动至草绘界面的原点处，如图2-30所示。

图2-30 调整木模图位置

图2-31 调整木模图比例

【移动和调整大小】中【旋转/缩放】的【缩放】输入1，如图2-31所示，单击对话框下端的按钮，完成图形的导入。然后单击草绘界面右侧的按钮，完成叶片工作面的草绘，结果如图2-32所示。

③ 旋转各个木模截线至相应位置

单击造型界面右侧的【旋转】命令，在旋转对话框中选中【曲面】按钮，选中【放置】标签，在展开的对话框中单击【定义】按钮，如图2-33所示。弹出【草绘】对话框后，在造型区域内单击TOP基准面，然后单击对话框中的【草绘】按钮，进入草绘界面。

单击草绘界面右侧的【使用边】，弹出对话框后，鼠标左键选取叶片进口处第二条木模截线，单击类型对话框里的【关闭】按钮，然后单击草绘界面右侧的按钮，完成草绘，如图2-34所示。

在造型界面中选取之前建立的基准轴，旋转角度输入10，如图2-35所示。单击按钮，完成旋转操作。

重复本步骤，完成其余木模截线的旋转。要根据叶轮的旋转方向来确定截线旋转方向。本例叶轮的旋转方向为从进口方向看逆时针旋转，具体旋转角度要根据木模图来确定。本例中每条木模截线相隔10°，故旋转角度输入10，其余木模截线旋转角度依次累加，叶片工作面出口边的旋转角度应与包角一致（本书模型包角为115°），旋转完成后结果如图2-36所示。

图2-32 导入木模图后的界面

图2-33 【旋转】对话框

图2-34 草绘

图2-35 旋转轴与旋转角度

图2-36 旋转最终效果

④ 绘制叶片工作面

单击造型界面右侧的【边界混合】按钮，依次选择（Ctrl+鼠标左键）上一步旋转面的边界（包括叶片工作面进口边，从工作面进口边依次选择一直到出口边为止），如图2-37所示，单击按钮，完成叶片工作面的造型。

图2-37 边界混合

选中造型界面左侧模型树中的旋转特征，单击鼠标右键，选择【隐藏】命令，如图2-38所示。此时，造型界面上仅显示叶片工作面，隐藏后结果如图2-39所示。

图2-38 隐藏

⑤ 叶片背面造型

重复上述步骤，完成叶片背面的造型，结果如图2-40所示。

图2-39 叶片工作面

图2-40 叶片工作面与背面

2）打点法

使用打点法需要整理叶片工作面及背面上各点的坐标值，此坐标值为柱坐标系中的坐标值，即径向坐标R、角度坐标θ、轴向坐标Z。叶片木模图中有工作面和背面各点的数据表，如图2-41所示为工作面数据表。

图2-41 叶片工作面数据表

如图所示，各点的R值与θ值可以直接读取，而Z值并不是表中的数据，表中的1、2、3、4、5是轴面截线的序号，并不是轴向距离。所以，需要在叶片的轴面投影图中确定轴向的基准，即Z=0的位置，再测量Z的大小，如图2-42所示，要注意Z值的正负之分，规定在基准左侧点的Z值为负，而在右侧点的Z值为正。

单击造型界面右侧的【偏移坐标系】按钮，弹出【偏移坐标系基准点】对话框，【参照】对话框中选择造型界面的坐标系，【类型】对话框中选择圆柱，将叶片木模图中的数据整理成圆柱坐标的形式，将工作面0°上各点的坐标输入对话框中，如图2-43所示。单击【确定】按钮，完成操作。

重复此过程，输入工作面其他角度上的点，完成打点的结果如图2-44所示。

图2-42 轴向基准的确定

图2-43 偏移坐标系

图2-44 叶片工作面上的点

① 绘制木模截线

单击造型界面右侧的【曲线】按钮，弹出对话框，在【曲线选项】一栏选择【通过点】，单击【完成】按钮。在【连接类型】一栏选择【样条】【整个阵列】，选择【添加点】，鼠标左键在造型区域内选取0度木模截线上的第一个点，如图2-45所示，单击【完成】按钮。单击【曲线】对话框中的【确定】按钮，完成操作。重复此过程，完成工作面所有木模截线的绘制，如图2-46所示。

图2-45 插入基准曲线(www.xing528.com)

图2-46 叶片工作面上的木模截线

② 绘制叶片工作面

单击造型界面右侧的【边界混合】按钮，依次选取上一步绘制的木模截线，如图2-47所示，单击按钮，完成叶片工作面的造型。

图2-47 边界混合

选中造型界面左侧模型树中的基准点与曲线特征，单击鼠标右键，选择【隐藏】命令。此时，造型界面上仅显示叶片工作面，如图2-48所示。

图2-48 叶片工作面

③ 叶片背面造型

重复上述步骤，完成叶片背面的造型。如图2-49所示。

图2-49 叶片工作面与背面

（4）曲面延伸

单击鼠标左键选中工作面与前盖板的交接边，单击菜单【编辑】→【延伸】，延伸长度输入1，如图2-50所示，单击按钮，完成操作。重复此步骤，对工作面与后盖板的交接边、背面与前盖板的交接边、背面与后盖板的交接边都延伸1mm（除了工作面和背面的进口边不延伸，其他边都需要延伸。延伸的目的是为了后面进行曲面合并时，叶片能够与前后盖板曲面完全贴合，此处延伸的长度对于造型结果没有影响，建议延伸长度取1～2mm）。

图2-50 曲面延伸

（5）绘制叶片进口

单击造型界面右侧的【边界混合】，选取工作面进口边与背面进口边，如图2-51所示，单击按钮，完成叶片进口的造型。

图2-51 叶片进口边

（6）绘制叶轮前后盖板及出口

单击造型界面右侧的【旋转】按钮，在【旋转】对话框中选中【曲面】，单击【放置】，在展开的对话框中单击【定义】。弹出【草绘】对话框后，在造型区域内单击TOP基准面，然后单击对话框中的【草绘】，进入草绘界面。导入叶轮轴面投影图，方法如步骤（3），单击草绘界面右侧的【使用】按钮，弹出对话框后，选取前后盖板及出口边，单击类型对话框里的【关闭】按钮，然后单击草绘界面右侧的按钮，完成草绘。在造型界面选取之前建立的基准轴，旋转角度输入360，单击按钮，完成旋转操作，结果如图2-52所示。

图2-52 旋转前后盖板

（7）曲面合并

选中叶片工作面、叶片进口面与背面，单击菜单【编辑】→【合并】，如图2-53所示，单击按钮，完成操作。

选中此合并特征与上一步的旋转面，单击菜单【编辑】→【合并】，调整图中两个黄色箭头的方向，保留叶片的所有表面，单击按钮完成操作，最终效果如图2-54所示。

（8）叶片实体化

选中合并后的叶片，单击菜单【编辑】→【实体化】，如图2-55所示，单击按钮，完成操作，看是否合并成功，可以将模型调整为线框显示形式，如果线条都是白色就说明模型为实体，如果为彩色线条则为曲面。

（9）叶片进口边倒圆角

单击造型界面右侧的【倒圆角】按钮，选择叶片进口处的两条边，圆角半径值设置为1.5（根据实际情况而定），如图2-56所示，单击按钮完成操作。单个叶片最终效果如图2-57所示。

图2-53 【曲面合并】对话框

图2-54 完成曲面合并

图2-55 实体化

图2-56 叶片进口边倒圆角

图2-57 单个叶片

（10）叶片阵列

选中造型界面左侧模型树中的所有特征，单击鼠标右键，选择【组】，如图2-58所示。选中该特征，单击造型界面右侧的【阵列】按钮，对话框中第一栏选取【轴】，选取之前建立的基准轴，设置阵列个数为5（5枚叶片），阵列角度范围360，如图2-59所示。单击按钮完成操作。

图2-58 创建组

图2-59 叶片阵列

图2-60 5枚叶片

（11）保存文件

至此，叶片的造型全部完成，单击【保存】按钮，保存文件。最终效果如图2-60所示。

（12）建立叶轮水体prt文件

按照步骤（2），建立叶轮水体prt文件，文件名称取imp_water。

（13）导入轴面投影图

参考旋转法导入*.dxf文件的步骤，将轴面投影图导入Pro/E中。

（14）绘制叶轮水体

单击造型界面右侧的【旋转】按钮，在【旋转】对话框中选中【实体】，单击【放置】，在展开的对话框中单击【定义】按钮。弹出【草绘】对话框后，在造型区域内选择TOP基准面，然后单击对话框中的【草绘】，进入草绘界面。绘制叶轮的轴面图，叶轮螺母简化成圆球，球径大小根据实际情况而定。草绘的图形一定要封闭，否则无法构建该特征。然后单击草绘界面右侧的按钮，完成草绘。在造型界面选取之前建立的基准轴，旋转角度输入360。单击按钮，完成旋转操作，结果如图2_-61所示。