基于UG的離心泵三維實體造型設計
介紹了利用UG NX7.5 軟件進行離心泵三維實體造型的過程。在對葉輪和蝸殼兩個關鍵部件進行造型的過程中,運用宏命令的方式,引入參數化的設計方法,簡化了造型的操作過程,節省了設計時間。
UG( Unigraphics NX) 是Siemens PLM Software公司出品的一款集計算機輔助設計、計算機輔助分析和計算機輔助制造為一體的三維參數化軟件,它功能強大,可以輕松實現各種復雜實體和造型的建構,目前已經成為模具行業三維設計的一個主流應用軟件。在進行數值模擬分析之前,需要對離心泵進行三維實體造型設計,UG 非常適合離心泵等復雜水利機械的三維實體造型設計。筆者研究在UG NX7. 5 軟件平臺的基礎上,對離心泵的葉輪和蝸殼進行三維實體設計,為后續離心泵內部流場的數值模擬和數控加工奠定基礎。
1、離心泵參數化造型設計
在離心泵三維幾何造型設計過程中,對關鍵部件的造型設計有很多相似的操作步驟,包括葉輪和蝸殼的設計。如果造型設計過程中,引入參數化設計方法,可以簡化造型的操作過程,節省模型的設計時間。參數化設計使用約束( 包括幾何約束和尺寸約束) ,以模型的尺寸作為變量,建立通用幾何模型,通過改變模型的尺寸來生成所需的幾何模型。由于參數化設計所特有的草圖設計和尺寸驅動修改圖形的功能優勢,它已經成為產品設計的主要手段之一。運用宏命令的方式,引入了參數化的設計方法,其主要的操作過程如下:
a. 創建模板文件,在基準坐標系下創建草圖,并添加幾何約束和尺寸約束,完成草圖后保存該文件并退出;
b. 預置WCS( 工作坐標系) ,在新建文件下的菜單欄中,選“格式→WCS→旋轉”,完成WCS的預設置;
c. 錄制宏命令,在菜單欄中選“工具→宏→開始錄制”,在打開的對話框中定義要錄制的宏文件的名字,在菜單欄中選“格式→WCS→旋轉”,完成WCS 的旋轉,選“文件→導入→部件”,導入模板文件,在菜單欄中選“工具→宏→停止錄制”;
d. 預置WCS ( 工作坐標系) ,在菜單中選“格式→WCS”下的命令選項,將工作坐標系調整到合適的位置;
e. 回放宏命令,在菜單欄中選“工具→宏→回放”,選中創建的宏命令,根據要創建的草圖數目,確定宏命令回放次數;
f. 電子表格批量編輯表達式,在菜單欄中選“工具→ = 表達式”,對話框中點擊電子表格編輯,在打開的工作表中,編輯Formula 一列中要修改的數據,在加載項中更新公式,關閉工作表,此時表達式中的數據會自動修改,點擊表達式中的確定,模型會根據編輯后的尺寸數據重新修改,生成新的模型。
2、葉輪流體域的三維幾何造型設計
離心泵的葉輪有圓柱形葉片和扭曲形葉片兩種,扭曲葉片可以減小葉片負荷、改善泵的吸入性能并提高泵的抗汽蝕能力,因此在中高比轉數的離心泵葉輪中被廣泛應用。
2.1、創建葉輪回轉體
在草圖中繪制葉輪的軸流平面圖,以該草圖為截面,選“回轉”命令,旋轉180°創建出葉輪前、后蓋板曲面的回轉體( 圖1) 。
圖1 葉輪前、后蓋板曲面的回轉體
4、結束語
運用UG NX7.5 軟件強大的三維曲面、實體造型能力,對離心泵的葉片、葉輪和蝸殼的流體域進行了三維實體造型。在離心泵實體造型的過程中,運用了UG NX7. 5 軟件的宏命令,簡化了造型的整個操作過程,實現了對離心泵模型的參數化設計和參數的批量編輯,為后續離心泵內部流場的數值模擬和數控加工奠定了基礎。