基于UG的离心泵三维实体造型设计

　　介绍了利用UG NX7.5 软件进行离心泵三维实体造型的过程。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。

　　UG( Unigraphics NX) 是Siemens PLM Software公司出品的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UG NX7. 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，引入参数化设计方法，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。运用宏命令的方式，引入了参数化的设计方法，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→WCS→旋转”，完成WCS的预设置;

　　c. 录制宏命令，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→WCS→旋转”，完成WCS 的旋转，选“文件→导入→部件”，导入模板文件，在菜单栏中选“工具→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。

2、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、改善泵的吸入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180°创建出叶轮前、后盖板曲面的回转体( 图1) 。

图1 叶轮前、后盖板曲面的回转体

4、结束语

　　运用UG NX7.5 软件强大的三维曲面、实体造型能力，对离心泵的叶片、叶轮和蜗壳的流体域进行了三维实体造型。在离心泵实体造型的过程中，运用了UG NX7. 5 软件的宏命令，简化了造型的整个操作过程，实现了对离心泵模型的参数化设计和参数的批量编辑，为后续离心泵内部流场的数值模拟和数控加工奠定了基础。