基于ProE的离心机叶轮三维造型
基于Pro/E的离心压缩机叶轮三维造型
摘要：介绍了创建三维实体的思路，并以一个离心压缩机叶轮的三维造型为例，阐述了由计算数据到创建几何实体模型的过程，运用Matlab对曲线、曲面的处理，生成的数据与Pro/E接口来创建实体的方法。
关键词：离心式压缩机；叶轮；三维造型
0 引言
三元叶轮是离心压缩机中完成能量转换的核心部件。对于闭式叶轮而言，叶轮由轮盖，叶片轮盘组成，其中最为复杂的是叶片的造型，因为叶片是空间内的扭曲曲面体。然而叶轮的三维实体造型是实现数字化设计与制造的关键。只有在准确的三维实体模型基础上才能划分出优质的网格，并进行计算流体动力学分析（CFD）和性能预测、刚度计算分析（CAE）和数控加工（CAM）等。
目前市场上使用的CAD/CAM/CAE商业软件主要有UG、Pro/ENGINEER、CA TIA等，其中Pro/E使用最为广泛，并且功能强大且接口友好，本文使用Pro/E进行三维实体建立，并将在Matlab里生成的叶片坐标数据保存为.lib文件，与Pro/E进行接口，从而生成空间扭曲叶片。探索一种实现自动建摸的途径。
1 三维实体造型的方法
三维建模是计算机图形学中的一种非常复杂的技术。目前，造型和建模的方法有5种[1]，即线框造型、曲面造型、实体造型、特征造型和分维造型。实体建模的方法包括边界描述、创建实体几何形状、截面扫描及旋转等。
1.1 边界描述
与表面建模方法非常相似，即先将目标实体的二维造型草绘出来。边界描述与表面建模方法的区别，在于对应于每一个小片或其他形状表面的数据，是否包含有关于实体内部和外部的信息。
1.2 创建实体几何形状
通过常用的布尔运算，即并、减和交运算来结合或组合适当的基本实体得到目标实体的几何形状。1.3 截面扫描
应用一个平面(截面)沿一条线(轴)移动(扫描)来建立三维实体。
1.4 旋转
绕着一条轴线旋转一个平面图形或旋转一条曲线就可以得到一个三维实体(旋转体)。
2 三维实体造型的思路
2.1 曲面的空间造型
现有的三元叶片曲面大致可分为直纹面和自由曲面两种，而这两种曲面在造型过程中是通过中性面来构造的[2]。在实际的工程应用中，多使用自由曲面来进行造型。而叶片的压力面和吸力面是通过中性面来造型的。构造中性面的方法又可分为两种：试验数据的样条加密法和数值计算数据与Pro/E软件接口的方法。中性面造型过程框图见图1。
图1 三元叶片中性面造型过程
2.2 三元叶轮轮盘造型
三元叶轮的轮盘造型较为简单，为旋转体。造型的方法为先绘出二维草图，指定旋转轴，再通过旋转的方法构造轮盘的三维实体模型，或直接利用三维造型命令构造出规则实体模型，如长方体、圆柱体等，再利用拉伸、旋转、抽壳等功能，并对简单实体进行布尔运算，从而得到组合出的三元叶轮轮盘。用Pro/E创建的轮盘造型见图2。Array
图2 叶轮轮盘
3 离心压缩机空间扭曲叶片造型
3.1在Pro/E下建立叶片的中性面
运行Pro/E, 建立新零件，默认坐标系及基准平面。
3.1.1由.ibl文件生产空间曲线
.ibl文件[3]是Pro/E中生产基准曲线的文件格式。使用Matlab进行数值计算，并将计算得到的叶片坐标保存为.ibl文件。MA TLAB ( Matrix Laboratory ) 即“矩阵实验室”[4],是一款集数值计算、符号运算、图形处理及程序设计等强大功能于一体的，当今国际上最流行的科学与工程计算的软件工具, 具有极高通用性、带有众多实用工具的运算操作平台。它具有强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其他程序和语言接口的功能。为解决工程技术科学问题提供了强有力的数据分析、数值和符号计算、通信工程、信号处理等多个工具。其中.ibl文件是ascii码格式，也可以在文本编辑器中编辑。数
据文件的格式如下：
Open Arclength
Begin Section!1
Begin Curver!1
1 0.0000 0.0000 0.0301
2 0.0008 -0.0006 0.0301
3 0.0011 -0.0007 0.0301
4 0.0016 -0.0009 0.0301
5 0.0030 -0.0011 0.0301
……
Begin Section!2
Begin Curver!1
1 0 0 0.0301
2 -0.0002 0.0008 0.0301
3 -0.0001 0.0011 0.0301
4 0.0001 0.0017 0.0301
5 0.0009 0.0028 0.0301
6 0.0026 0.004
7 0.0301
……
其中的数据有4列，依次为点的编号、x坐标、y坐标和z坐标。
Begin Section! 1是开始第1部分的曲线，Begin Section!2 开始第2部分的曲线。一段曲线中两个点定义一条直线，两个点以上定义一条样条曲线。
3.1.2由空间曲线建立叶片中性面
在Pro/E中选择“插入”——>“模型基准”——>“曲线”，选择“从文件”——>“完成”，再创建或选择曲线参照的坐标系，在出现的窗口中选择打开.ibl文件，点击“确定”后曲线就生成了。这样就生成了叶片的中性面曲线。绘制出不同截面的中性面曲线，再由“边界混合”即可得到叶片的中性面见图3。
图3 叶片中性面
3.2 叶片吸力面和压力面的造型
由于叶片具有一定的厚度，所以还需要对叶片的压力型面和吸力型面进行造型。在中性面上各点的单位法向量根据一直的叶片厚度和曲面等距等约束，将中性面沿各点的正、负法线方向偏移半个叶片厚度，即可得到吸力面和压力面的空间曲面。这一过程在Pro/E中的实现十分方便，只需要将上一步造型的中性曲面进行“加厚”，选择叶片厚度，确定即得目标实体见图4。
图4 叶片吸力面和压力面的造型
3.3 叶片光滑性检查及修形
利用Pro／E的曲面分析工具对叶片工作面进行分析，对于不光滑的区域，修改相应位置的曲线形状，直至满足要求为止。
3.4 叶片实体的延伸
由于生成的叶片曲面并不是完整的，所以采用非均匀有理B样条曲线曲面延伸的方法进行处理，选取已生成的叶片实体，对其进行“延伸”至叶轮轮盘位置，这样可保证叶片的完整。并选取叶片和轮盘两个基本实体，进行布尔运算生成满足准确要求的叶轮实体模型。
3.5 叶片进口与出口倒圆
对进口边，执行操作：插入导圆角——>选择进口边——>圆角类型选择完全导圆角——>完成；对出口边，执行操作：插入导圆角——>选择出口边——>输入圆角半径——>完成。这样，整个叶片的造型即已完成。
3.6 生产一定数量的叶片
执行操作：编辑“复制”——>选择叶片实体——>完成；“移动”(旋转) ——>选择叶片实体，输入旋转角度(360°／Z)（Z为叶片数）——>完成。使用编辑“阵列”——>尺寸，选择上一步操作，数量选择(Z－1) 完成。这样，就得到了Z个叶片。
3.7 生成离心压缩机叶轮几何实体
对叶片阵列和轮盘进行布尔运算，最后得到离心压缩机叶轮的三维几何实体见图5。
图5 叶轮造型
4 结束语
(1) 本文基于Pro／E工具以简便的方法实现叶片的实体化造型，利用Pro／E和Matlab的良好接口,直接导入叶片的坐标，完成中性面的曲线绘制。避免调入数据或输入曲线方程时数据处理的繁琐。
(2) 由.ibl文件创建曲线的最大优点是改变很方便。如曲线发生改动，只需修改.ibl中的数据点的坐标便可以重新定义曲线。且可以有一个文件生成多条曲线，减少繁琐的绘图工作，有效提高工效。
(3) 完成的叶片的实体造型，为后续结合静子部件完成整机的网格划分与CFD分析，建立了基础。
(4) 由于本例中选取的还是由离散点来建立曲线、曲面的方法，难免会出现不精确的地方，如果使用非均匀有理B样条对中性面上的点进行加密，会达到更好的效果，是几何实体造型处理中的一种有效方法。
参考文献
[1] 任奕林，文友先，李旭荣.计算机三维实体造型在工程设计中的应用[J]. 农机化研究，2005（4）：245-246，
250.
[2] 魏国家.三元叶轮叶片造型方法及压型模具数控加工技术[J]. 风机技术，2006(5)：19-21.
[3]. 周一届.Matlab在Pro/E中的应用[J]. 轻工机械，2004(4)：62-64.
[4] 杨涤尘. 数学软件与数学建模[J]. 湖南人文科技学院学报，2006(6)：8-10,13.
熔模铸造的工艺流程
熔模铸造的工艺流程 时间:2010-04-21 10:18来源:unknown 作者:36 点击:9次 2009年07月15日 熔模铸件尺寸精度较高，一般可达DT4-6（砂型铸造为DT10~13，压铸为 DT5~7）,当然由于熔模铸造的工艺过程复杂，影响铸件尺寸精 2009年07月15日 熔模铸件尺寸精度较高，一般可达DT4-6（砂型铸造为DT10~13，压铸为 DT5~7）,当然由于熔模铸造的工艺过程复杂，影响铸件尺寸精度的因素较多，例如模料的收缩、熔模的变形、型壳在加热和冷却过程中的线量变化、合金的收缩率以及在凝固过程中铸件的变形等，所以普通熔模铸件的尺寸精度虽然较高，但其一致性仍需提高（采用中、高温蜡料的铸件尺寸一致性要提高很多）。压制熔模时，采用型腔表面光洁度高的压型，因此，熔模的表面光洁度也比较高。此外，型壳由耐高温的特殊粘结剂和耐火材料配制成的耐火涂料涂挂在熔模上而制成，与熔融金属直接接触的型腔内表面光洁度高。所以，熔模铸件的表面光洁度比一般铸造件的高，一般可达Ra.1.6~3.2μm。熔模铸造最大的优点就是由于熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用。由此可见，采用熔模铸造方法可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料。 熔模铸造方法的另一优点是，它可以铸造各种合金的复杂的铸件，特别可以铸造高温合金铸件。如喷气式发动机的叶片，其流线型外廓与冷却用内腔，用机械加工工艺几乎无法形成。用熔模铸造工艺生产不仅可以做到批量生产，保证了铸件的一致性，而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。中国精密铸造、中国铜合金精密铸造、中国不锈钢铸造生产企业，新疆精密铸造欢迎您。 1）适应范围广。铸造法几乎不受铸件大小、厚薄和形状复杂程度的限制 , 铸造的壁厚可达 0.3 ~ 1000mm, 长度从几毫米到十几米 , 质量从几克到 300t 以上。最适合生产形状复杂 , 特别是内腔复杂的零件 , 例如复杂的箱体、阀体、叶轮、发动机汽缸体、螺旋桨等。 2）铸造法能采用的材料广 , 几乎凡能熔化成液态的合金材料均可用于铸造。如铸钢、铸铁飞各种铝合金、铜合金、续合金、铁合金及钵合金等铸件。对于塑性较差的脆性合金材料 ( 如普通铸铁等 ) , 铸造是惟一可行的成形工艺 , 在工业生产中以铸铁件应用最广 , 约占铸件总产量的 70% 以上。 3）铸件具有一定的尺寸精度。一般情况下 , 比普通锻件、焊接件成形尺寸精确。 4）成本低廉、综合经济性能好、能源、材料消耗及成本为其它金属成形方法所不及。
叶轮有限元分析
有限元法分析与建模 课程设计报告 报告题目：基于ANSYS Workbench的叶轮结构强度和振动模态分析 学院：机械电子工程学院 指导教师： 学生及学号：
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PROE三维绘图实例
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【4】如图1所示：先绘制一条旋转轴线（图中竖直虚线），再绘制一个直径100的圆（圆心过旋转轴线），在剪切至图1所示。 图1 【5】单击草绘工具栏下面的按钮，系统回到零件设计模式。此时单击“预览”按钮，模型如图2所示： 图2
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Proe编程实例
第四节Pro/E软件加工实例 一、建立一个新的加工文件 1．建立新目录 进入Pro/ENGINEER Wildfire3.0系统，单击【文件】→【工作目录】，选择子目录machine，单击【确定】按钮，将练习文件MOLD_VOL_1.prt复制到该子目录下。 2．建立新的加工文件 单击【文件】→【新建】，弹出新文件对话框，在类型栏中选择【制造】，在子类型中选择【NC组件】，输入文件名称“EX -1”，取消使用缺省模板，如图7-12所示，单击确定按钮，进入加工模型。 图7-12 新建文件图7-13 选择单位制 3．设置模型单位制 在图7-13中选择㎜单位制，单击确定建立加工文件。 二、建立加工模型 1．加入参考模型 (1) 在菜单管理器中依次单击【制造模型】→【装配】→【参照模型】。
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基于Solidworks轴流泵叶轮叶片的三维建模方法关键字: 轴流泵叶轮叶片曲面零件几何造型Solidworks 三维建模 轴流泵叶轮叶片是一种特殊的曲面零件，这种零件的几何造型是三维建模中的重点和难点。基于Solidworks的三维建模功能，研究了轴流泵叶轮叶片的三维建模方法，并以具体实例实现T轴流泵叶轮叶片的三维模型。 1 引言 在叶轮机械的水力设计中，为了设计出性能优良的泵，目前的发展是采用正反问题相互迭代的方法，根据初步设计的泵，进行三维湍流计算，根据计算结果，修正某些几何边界，再进行流动计算，采用人机对话，反复迭代，会得到性能优良，即高效率，并满足空化条件及其它要求的泵。近几年来，随着计算机计算能力和流体计算动力学的迅速发展，尤其是三维流动分析的使用，三维数值模拟应用越来越广。这里基于Solidworks的三维建模功能，研究轴流泵叶轮叶片的三维建模方法。 2 基于Solidworks轴流泵叶轮叶片三维建模方法 在轴流泵叶轮叶片的设计和加工中，叶片的表面是由翼型的型值点给定的。用半径为:和r十dr的两个无限接近且与叶轮轴同轴的圆柱面截取一个微小圆柱层，取出并沿其母线切开展为平面，叶片被圆柱面截割，其截面在平面上展开就组成等距排列的一系列翼型，这一系列翼型称为平面直列叶栅。在用平面直列叶栅理论设计轴流泵叶轮时，得到在平面上给定的型值点，如果把各型值点拟合的型值曲线直接作为半径r处的截面轮廓曲线，由此得到的叶轮叶片三维模型误差较大。因此为了得到比较理想的三维模型，必须寻找一种好的方法。经分析可知，如果能得到半径r处的截面，问题就解决了。如何由翼型型值点得到半径r处的截面呢尸根据Solidworks的建模功能，研究了如下的方法:先由翼型型值点找到对应的截面在翼型展开面上的投影点，把各投影点拟合为投影曲线，然后通过一些命令就可得到轴流泵叶轮叶片的截面。其中最关键的是找出型值点与投影点的对应关系。下面对型值点与投影点的对应关系进行分析推导。 如果用半径为r和r+dr两个无限接近且与叶轮轴同轴的圆柱面去截叶轮叶片，其单个叶片截面如图1所示。然后用一个垂直于轴向的平面去截这个叶片截面，得到一圆弧线如图2所示。图2中S表示截面的投影方向，P表示投影平面，S方向与平面P垂直，轴向方向为由纸面外指向里，A点是截面一轮廓点，AC的长为A点到投影方向S的距离，长度为N, AB弧长为M, B为AB弧长所对的圆心角，r为圆柱面半径。则有: M=rθ(1) N=rsinθ(2) 由公式(1)和公式(2)得: N=rsin(M/r) (3) 根据公式(3)就可得出型值点与投影点的关系，如图3所示。图3中P为图2中的投影平面，T轴为叶轮轴线的投影，A1,点是A点的投影点，A2点是A点的展开点，即A点的型值点，N为A1到T轴的距离，M为A2到T轴的距离，N和M满足公式(3)，由此就得到A 点在P平面上的投影，按照以上原理，用多个垂直于轴向的平面去截叶片截面就可得到一个叶片截面在投影面P上的一系列点。 在用Solidworks建模时，把投影平面P作为一个草图绘制平面，根据所给的型值点数据，把各型值点拟合为型值曲线，量出它到叶轮轴线投影到P平面上的投影轴的距离M，
熔模铸造
1.硬化属于熔模铸造工艺过程中的（）。（6.0分） A.蜡模制作阶段 B.型壳制取阶段 C.金属浇注阶段 D.铸件清理阶段 我的答案：B√答对 2.以下关于型壳焙烧工艺目的描述不正确的一项是（）？（6.0分） A.可去除型壳中水分和残留物 B.提高型壳强度 C.提高型壳强度透气性 D.使蜡料融化流出型壳形成型腔 我的答案：D√答对 3.将蜡料注入压型属于熔模铸造工艺过程中的（）。（6.0分） A.蜡模制作阶段 B.型壳制取阶段 C.金属浇注阶段 D.铸件清理阶段 我的答案：A√答对 4.适用于熔模铸造成形的零件是（）。（6.0分） A.窨井盖
C.铸铁管 D.机床床身 我的答案：B√答对 5.撒砂属于熔模铸造工艺过程中的（）。（ 6.0分） A.蜡模制作阶段 B.型壳制取阶段 C.金属浇注阶段 D.铸件清理阶段 我的答案：B√答对 1.熔模铸造的工艺优势包括（）。（8.0分）） A.铸件尺寸精度高，表面质量好 B.可生产形状复杂的薄壁铸件 C.合金种类不受限制 D.生产批量不受限制 我的答案：ABCD√答对 2.结壳硬化具体包括以下哪几项操作？（）（8.0分）） A.压型 B.涂料 C.撒砂
我的答案：BC×答错 3.铸件清理阶段包括（）。（8.0分）） A.清理型壳 B.切割浇冒口 C.清理表面残留耐火材料 D.清理工作现场 我的答案：ABC√答对 4.型壳制取阶段具体包括以下哪几个环节？（8.0分）） A.压型 B.结壳 C.脱模 D.焙烧 我的答案：BCD√答对 5.熔模铸造常用的浇注方法有（）。（8.0分）） A.重力浇注 B.真空浇注 C.离心浇注 D.压力浇注 我的答案：ABCD√答对
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熔模精密铸造工艺简介 熔模精密精密铸造（Investment Casting）又脱蜡铸造或失蜡铸造(Lost-wax Casting)，这种铸造工艺可以生产出精密复杂、接近于产品最后形状，可不加工或很少加工就可直接使用的金属零件或精美工艺品，是一种近净形的金属液态成形工艺，应用非常广泛。 熔模铸造是以最终产品为摹本的批量复制技术，先要制做金属模具，在射蜡机上用金属模具压制出蜡模，将单个的蜡模组合到浇注系统上形成一棵棵蜡树，在蜡树上涂敷多层耐火材料，干燥硬化后形成型壳，然后将型壳内的蜡熔化使之流出，再将型壳焙烧使之坚固，最后再将熔化的液态金属浇注入型壳中，液态金属在型壳中冷却凝固后即成为所需要的铸件。 熔模精密铸造是在古代蜡模精密铸造的基础上发展起来的。作为文明古国，中国是使用这一技术较早的国家之一，远在公元前数百年，我国古代劳动人民就创造了这种失蜡精密铸造技术，用来精密铸造带有各种精细花纹和文字的钟鼎及器皿等制品。 现代熔模精密铸造方法在工业生产中得到实际应用是在二十世纪四十年代。当时航空喷气发动机的发展，要求制造象叶片、叶轮、喷嘴等形状复杂，尺寸精确以及表面光洁的耐热合金零件。由于耐热合金材料难于机械加工，零件形状复杂，以致不能或难于用其它方法制造，因此，需要寻找一种新的精密的成型工艺，于是借鉴古代流传下来的失蜡精密铸造，经过对材料和工艺的改进，现代熔模精密铸造方法在古代工艺的基础上获得重要的发展。 我国是上世纪五、六十年代开始将熔模精密铸造应用于工业生产。其后这种先进的精密铸造工艺得到巨大的发展，相继在航空、汽车、机床、船舶、内燃机、气轮机、电讯仪器、武器、医疗器械以及刀具等制造工业中被广泛采用，同时也用于工艺美术品的制造。早期的熔模铸造工艺是采用石蜡硬脂酸模料、水玻璃粘接剂制壳。九十年代开始发展铸造专用中温模料、硅溶胶制壳、中频快速熔炼技术，铸件尺寸精度和表面光洁度有了很大的改善，成为当今生产出口精密铸件的主流工艺。 熔模铸件尺寸精度较高，铸钢件一般可达GB/T6414之CT5-7（砂型精密铸造为CT10~13），小型铸件甚至可以达到CT4。当然由于熔模精密铸造的工艺过程复杂，影响铸件尺寸精度的因素较多，例如模料的收缩、熔模的变形、型壳在加热和冷却过程中的线量变化、合金的收缩率以及在凝固过程中铸件的变形等，所以普通熔模铸件的尺寸精度虽然较高，但与机械加工相比仍有差距。 压制蜡模时，采用型腔表面光洁度高的压型，因此，熔模的表面光洁度也比较高。此外，与熔融金属直接接触的型腔内表面由极细的耐火涂料涂挂在熔模上而制成。所以，熔模铸件的表面光洁度比普通铸造件的高，表面粗糙度一般在Ra.3.2~6.3μm之间，更好的可以到Ra1.6以下。 熔模铸造采用热壳浇注，充型能力强，可以生产出薄壁铸件和细微的文字图案（如商标、规格型号等），铸件的最小壁厚已经可以做到2毫米以下。 熔模精密铸造最大的优点就是由于熔模铸件有着比较高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用。熔模铸造还可以把一些焊接组合件铸成一体，省去组合与焊接工作。由此可见，采用熔模
三维数字化ProE软件的应用现状及前景
目录 摘要： (1) 1 美国PTC公司—Pro/E软件介绍 (2) 1.1Pro/E软件的特点 (2) 1.2Pro/E软件的作用 (2) 2 Pro/E软件应用现状 (3) 2.1连杆的计算机辅助设计系统 (4) 2.2叶轮叶片的实体造型 (4) 2.3 齿轮的造型设计 (4) 2.4应用Pro/E软件，还将给设计师带来什么 (4) 3 Pro/E软件发展前景 (5) 参考文献： (7)
三维数字化Pro/E软件的应用现状及前景 摘要：介绍了Pro/E的功能特点，并对目前在Pro/E方面的一些典型应用作了介绍，指出对集单一数据库、参数化、基于特征、全相关等于一体的三维CAD/CAE/CAM软件Pro/E的 应用必将越来越广泛越深入，并简单介绍了其应用现状及发展前景。 关键词：参数化特征造型应用现状发展前景 Abstract: this paper introduces the function of the Pro/E features, and is currently in the Pro/E aspects of some typical introduced the application of single database, and points out that the collection, parameterized, based on the characteristics, and the related equal to one of the 3 d CAD/CAE/CAM software Pro/E Application will more and more extensive, and the further introduced its application status and development prospects. Keywords:parametric feature model application situation development prospects
轴流泵叶片三维画法
基于Solidworks轴流泵叶轮叶片的三维建模方法 发表时间： 2011-10-10 作者: 何东林*石秀华*宋绍忠来源: 万方数据 关键字: 轴流泵叶轮叶片曲面零件几何造型Solidworks三维建模 轴流泵叶轮叶片是一种特殊的曲面零件，这种零件的几何造型是三维建模中的重点和难点。基于Solidworks 的三维建模功能，研究了轴流泵叶轮叶片的三维建模方法，并以具体实例实现T轴流泵叶轮叶片的三维模型。 1 引言 在叶轮机械的水力设计中，为了设计出性能优良的泵，目前的发展是采用正反问题相互迭代的方法，根据初步设计的泵，进行三维湍流计算，根据计算结果，修正某些几何边界，再进行流动计算，采用人机对话，反复迭代，会得到性能优良，即高效率，并满足空化条件及其它要求的泵。近几年来，随着计算机计算能力和流体计算动力学的迅速发展，尤其是三维流动分析的使用，三维数值模拟应用越来越广。这里基于Solidworks的三维建模功能，研究轴流泵叶轮叶片的三维建模方法。 2 基于Solidworks轴流泵叶轮叶片三维建模方法 在轴流泵叶轮叶片的设计和加工中，叶片的表面是由翼型的型值点给定的。用半径为:和r十dr的两个无限接近且与叶轮轴同轴的圆柱面截取一个微小圆柱层，取出并沿其母线切开展为平面，叶片被圆柱面截割，其截面在平面上展开就组成等距排列的一系列翼型，这一系列翼型称为平面直列叶栅。在用平面直列叶栅理论设计轴流泵叶轮时，得到在平面上给定的型值点，如果把各型值点拟合的型值曲线直接作为半径r处的截面轮廓曲线，由此得到的叶轮叶片三维模型误差较大。因此为了得到比较理想的三维模型，必须寻找一种好的方法。经分析可知，如果能得到半径r处的截面，问题就解决了。如何由翼型型值点得到半径r处的截面呢尸根据Solidworks的建模功能，研究了如下的方法:先由翼型型值点找到对应的截面在翼型展开面上的投影点，把各投影点拟合为投影曲线，然后通过一些命令就可得到轴流泵叶轮叶片的截面。其中最关键的是找出型值点与投影点的对应关系。下面对型值点与投影点的对应关系进行分析推导。 如果用半径为r和r+dr两个无限接近且与叶轮轴同轴的圆柱面去截叶轮叶片，其单个叶片截面如图1所示。然后用一个垂直于轴向的平面去截这个叶片截面，得到一圆弧线如图2所示。图2中S表示截面的投影方向，P表示投影平面，S方向与平面P垂直，轴向方向为由纸面外指向里，A点是截面一轮廓点，AC的长为A点到投影方向S的距离，长度为N, AB弧长为M, B为AB弧长所对的圆心角，r为圆柱面半径。则有: M=rθ(1) N=rsinθ(2) 由公式(1)和公式(2)得: N=rsin(M/r) (3) 根据公式(3)就可得出型值点与投影点的关系，如图3所示。图3中P为图2中的投影平面，T轴为叶轮轴线的投影，A1,点是A点的投影点，A2点是A点的展开点，即A点的型值点，N为A1到T轴的距离，M为A2到T轴的距离，N和M满足公式(3)，由此就得到A点在P平面上的投影，按照以上原理，用多个垂直于轴向的平面去截叶片截面就可得到一个叶片截面在投影面P上的一系列点。 在用Solidworks建模时，把投影平面P作为一个草图绘制平面，根据所给的型值点数据，把各型值点拟合为型值曲线，量出它到叶轮轴线投影到P平面上的投影轴的距离M，再由公式(3)算出对应投影点到叶
CAD和PROE三维造型作业
1、泵叶轮AｕｔoCａd平面图 2、泵叶轮AuｔoＣad三维实体图 3、泵叶轮Ｐro/Enｇineer三维实体图 4、水轮机涡壳Pro/Engiｎeｅr三维流道图 课程： 院（系): 专业: 班级: 学生姓名： 学号： 任课教师: 完成日期： 一．泵叶轮AutｏCａd平面图
作图步骤： 1.打开CAD根据要求绘制两个同心圆。 2.然后根据圆心新建UCS坐标系,根据新建立的UCＳ坐标系绘制叶轮前后盖板图。 3.对视图进行标注。 4.绘制结果如图1. 图1 泵叶轮AutoCａd平面图 二．泵叶轮AutｏCad三维实体图 作图步骤: 1.构造坐标系及层： (1）UCＳ与WCS 重合。 (2)LAYＥＲ->LAYER1-＞REＤ(Color)，CENＴER(Liｎtｙpe) 2.绘制辅助线 (1) 切换到LＡYER1层 (2）ＬINE -＞-85，０-> 85，0 LIＮＥ-> 0,８５－> 0,-５ CIRCLE -> 0，0 -> Ｒ3５ 3.绘制叶片2D平面投影图：四条线连成一体（ＰEＤIT） 4.拉伸叶片:EＸＴＲUDE->点选叶片->4０ 5.制作前后盖板型线 (1）UCS-＞Ｙ-＞90(将ＵCS绕Y轴旋转90度) UCＳ－>X-＞－90(将UCＳ绕X轴旋转-90度) UＣS-＞Origｉn－>-1０,0,0(将ＵCS的原点沿X轴左移10)
(２）PＬINE－＞-５,80->-5,5０-＞A－>－2５,３0－>L-＞-30,30->-30,８０->C(前盖板) ＰLINE->５，8０－>５,5０->Ａ->－４５,0-＞L->2０,0->20，8０->C(后盖板) （３)ＲＥVOLVE－>点选前盖板-＞X->360 RＥVOLVE->点选后盖板->X-＞360 6.用布尔差运算形成叶片 (1）SUＢＴＲACT->点选叶片->回车-＞点选前盖板,点选后盖板－> 回车 7.制作有厚度的后盖板 （1) PLINE ->5,80 -> 5,50 -> A -> -４5,0 PLINE －> 5,80 －> 10,80 -＞10,20 －> A －> 1５,１5 －> L－> ２0,１５－＞20,10 －＞0,1０-> 0,50 (２) ＴRIM (3) PＥＤＩT （４) REVOＬVE 8.阵列叶片为5枚 （1）３ＤARRAＹ-＞点选叶片－＞P-＞５->3６0－＞Y-＞０，0,0-＞-5,０，0 (2）UNIＯＮ->点选5枚叶片与后盖板（形成一个3Ｄ实体) 9.制作有厚度的前盖板 (１)PLINE－>-５,8０-＞-10,8０->-10,5０->A-＞-25,35-> L->-30,35－＞-30,３0->-２５,3０-＞A－>－5，5０－＞Ｌ－> C (２)REＶOLVE (3）UＮIＯN->前盖板实体与叶片实体（形成叶轮３Ｄ实体） 10.叶轮的剖切 （1）SLICE-> 点选叶轮-> XY -> 0,0，0 -> B (２）ＭOVＥ－> 点选靠近屏幕外侧的部分叶轮 11.着色,渲染,质量特性等 (１) SHADＥ(着色)选择概念 (２) RＥNDＥR（渲染） （３)MＡSSPROP（显示质量,转动惯量,惯性矩等） 12. 绘制结果如图２，图３
ProE设计三维模型到工程图的个人经验
谈谈从三维模型到工程图的个人经验 最近实验室做了个项目，首先利用proe软件建立三维模型，然后利用绘图工具生成drw工程图，最后转入cad中进行部分修改后交给工厂加工。 在这个过程中，我发现最初觉得很简单的机械设计一下子变得不是那么容易，或者说没有想象中那么简单。在整个设计过程中，有许多的经验在此可以跟大家分享一下。 一、基本的设计能力需要提高 基本的设计能力就是指在进行机械设计过程中需要的最基本的机械知识和机械理论。主要有一下几个方面。 1.绘图的基本原则：在画工程图时是否一定要画剖面图或者局部剖视图，或者局部放大图？这些情况在什么时候发生？ 答：绘图的准则是明确清晰得表示零件或者装配体，只要能够达到这个目的，并不一定都需要画剖视图或者剖面图。一般来讲，对于那些比较复杂的不能用三个基本的视图来表示清楚的才采用其他方式如剖视图或者剖面图进行辅助表示。2．制图的基本标准，国标，画图的规范，方法，顺序。特别是零件图和装配图，部装图于一体时。需要掌握图中的要素，是否有简便画法。 答：在我们国家，对于机械工程学科而言最重要的参考当属《机械设计手册》，里面有制图的各项标准都有严格的规定。对于一个装配图而言，如果某个零件未能利用剖视图，局部放大图等手段达到表示清楚时，可以在装配图中画出零件图。事实上，目前很多工厂的制图与课本上讲述的标准都不是特别符合，他们的目的很明确，为了加工出与设计相符合的产品。 3. 机械设计的一般流程：首先利用三维软件建模，而后出二维工程图。三维建模时需要考虑到出图时的方便。从整体分为几个部件，再从部件分为小的部件，直到零件。这样出的图就更容易有层次感。值得注意的是，最好在三维建模时多花点儿心思，不仅要考虑结构，强度和刚度要求，也要考虑到干涉等运行故障，如果能模拟运行或者进行虚拟加工制造是再好不过的了。 4. 标注：装配图，部装图与零件图 总得说来，装配图的尺寸标注要比零件图的少很多。部装图，顾名思义就是
叶轮精密铸造工艺
熔模精铸产品工艺纲要 一、产品信息 产品属性客户产品名称图号材质 低温蜡上海凯泉叶轮HDK(QY) 7.52P-03-02 ACICD-4MCu 二、工艺流程 制模→检验→组树→检验→制壳→脱蜡→焙烧→熔炼→浇注→清砂→切割→抛丸→初检→热处理→加工冒口→抛丸→精整→检验（尺寸+表面）→无损检测（RT、PT，若有缺陷需焊补）→抛丸→终检→入库 1．制模参数：射蜡压力：0.3-0.5MPa 保型时间：20-30分钟 蜡模修整：修去表面批缝，要求蜡模光洁平整。（轮毂堵实） 2、检验检验蜡模外观、铸字及变形情况。 3、组焊如图示
4、检验符合工艺、注意不要有滴蜡和焊缝 5、制壳 层数浆料用砂备注面层硅溶胶刚玉粉涂料40-70目刚玉砂 二层-三层硅溶胶莫来石粉浆料30-60目莫来石砂 四层-五层硅溶胶莫来石粉浆料16-30目莫来石砂 / 沾浆硅溶胶莫来石粉浆料
六、脱蜡采用蒸汽脱蜡脱蜡时间为20-30min 七、焙烧、熔炼、浇注 焙烧温度高温区保温时间钢水重量浇注温度浇注速度模壳温度 1050±50℃＞90分钟 5.5kg 1570-1590℃3s 700-850℃ 焙烧摆放浇注摆放 八、清砂手工清砂，铸件内腔残留的砂不允许用钢钎攒，需进行抛丸。 九、切割采用碳弧气刨去除浇口， 十、抛丸表面砂需抛丸，便于初检 十、初检铸件切割后初步检验表面质量，并统计分析，便于对铸件质量的控制（夹铁、壳裂、变形、毛刺、鼓胀、分层、掉砂、夹渣、气孔、缩松、 欠铸、冷隔、裂纹等） 十一、热处理根据铸件材质和客户要求进行热处理，并做性能检测 十二、加工冒口加工去除切割后的残留冒口。 十三、抛丸热处理后抛丸便于清除沙粒，发现表面缺陷便于精整 十四、精整精整过程注意表面的质量； 十五、检验根据图纸及公差标准检验铸件，根据客户及图纸要求检验表面质量 十六、无损检测根据客户要求进行RT和PT检验（若有缺陷需焊补返修，焊补需根据相应的材质和客户标准进行） 十七、终检 十八、入库
CAD和PROE三维造型作业
1、泵叶轮AutoCad平面图 2、泵叶轮AutoCad三维实体图 3、泵叶轮Pro/Engineer三维实体图 4、水轮机涡壳Pro/Engineer三维流道图 课程： 院（系）： 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 任课教师： 完成日期： 一．泵叶轮AutoCad平面图 作图步骤： 1.打开CAD根据要求绘制两个同心圆。 2.然后根据圆心新建UCS坐标系，根据新建立的UCS坐标系绘制叶轮前后盖板图。 3.对视图进行标注。 4.绘制结果如图1.
图1 泵叶轮AutoCad平面图 二．泵叶轮AutoCad三维实体图 作图步骤： 1.构造坐标系及层： (1) UCS 和WCS 重合。 (2)LAYER -> LAYER1-> RED(Color),CENTER(Lintype) 2.绘制辅助线 (1) 切换到LAYER1层 (2) LINE -> -85,0 -> 85,0 LINE -> 0,85 -> 0,-5 CIRCLE -> 0,0 -> R35 3.绘制叶片2D平面投影图：四条线连成一体（PEDIT） 4.拉伸叶片：EXTRUDE->点选叶片->40 5.制作前后盖板型线 (1)UCS->Y->90(将UCS绕Y轴旋转90度) UCS->X->-90(将UCS绕X轴旋转-90度) UCS->Origin->-10,0,0(将UCS的原点沿X轴左移10) (2)PLINE->-5,80->-5,50->A->-25,30->L->-30,30->-30,80->C(前盖板) PLINE->5,80->5,50->A->-45,0->L->20,0->20,80->C (后盖板) (3)REVOLVE->点选前盖板->X->360 REVOLVE->点选后盖板->X->360 6.用布尔差运算形成叶片 (1) SUBTRACT->点选叶片->回车->点选前盖板,点选后盖板-> 回车
熔模铸造工艺流程图
熔模铸造工艺流程图 失蜡法铸造现称熔模精密铸造，是一种少切削或无切削的铸造工艺，是铸造行业中的一项优异的工艺技术，其应用非常广泛。它不仅适用于各种类型、各种合金的铸造，而且生产出的铸件尺寸精度、表面质量比其它铸造方法要高，甚至其它铸造方法难于铸得的复杂、耐高温、不易于加工的铸件，均可采用熔模精密铸造铸得。 熔模精密铸造是在古代蜡模铸造的基础上发展起来的。作为文明古国，中国是使用这一技术较早的国家之一，远在公元前数百年，我国古代劳动人民就创造了这种失蜡铸造技术，用来铸造带有各种精细花纹和文字的钟鼎及器皿等制品，如春秋时的曾侯乙墓尊盘等。曾侯乙墓尊盘底座为多条相互缠绕的龙，它们首尾相连，上下交错，形成中间镂空的多层云纹状图案，这些图案用普通铸造工艺很难制造出来，而用失蜡法铸造工艺，可以利用石蜡没有强度、易于雕刻的特点，用普通工具就可以雕刻出与所要得到的曾侯乙墓尊盘一样的石蜡材质的工艺品，然后再附加浇注系统，涂料、脱蜡、浇注，就可以得到精美的曾侯乙墓尊盘。 现代熔模铸造方法在工业生产中得到实际应用是在二十世纪四十年代。当时航空喷气发动机的发展，要求制造象叶片、叶轮、喷嘴等形状复杂，尺寸精确以及表面光洁的耐热合金零件。由于耐热合金材料难于机械加工，零件形状复杂，以致不能或难于用其它方法制造，因此，需要寻找一种新的精密的成型工艺，于是借鉴古代流传下来的失蜡铸造，经过对材料和工艺的改进，现代熔模铸造方法在古代工艺的基础上获得重要的发展。所以，航空工业的发展推动了熔模铸造的应用，而熔模铸造的不断改进和完善，也为航空工业进一步提高性能创造了有利的条件。 所谓熔模铸造工艺，简单说就是用易熔材料（例如蜡料或塑料）制成可熔性模型（简称熔模或模型），在其上涂覆若干层特制的耐火涂料，经过干燥和硬化形成一个整体型壳后，再用蒸汽或热水从型壳中熔掉模型，然后把型壳置于砂箱中，在其四周填充干砂造型，最后将铸型放入焙烧炉中经过高温焙烧（如采用高强度型壳时，可不必造型而将脱模后的型壳直接焙烧），铸型或型壳经焙烧后，于其中浇注熔融金属而得到铸件 熔模铸件尺寸精度较高，一般可达CT4-6（砂型铸造为CT10~13，压铸为CT5~7）,当然由于熔模铸造的工艺过程复杂，影响铸件尺寸精度的因素较多，例如模料的收缩、熔模的变形、型壳在加热和冷却过程中的线量变化、合金的收缩率以及在凝固过程中铸件的变形等，所以普通熔模铸件的尺寸精度虽然较高，但其一致性仍需提高（采用中、高温蜡料的铸件尺寸一致性要提高很多）。 压制熔模时，采用型腔表面光洁度高的压型，因此，熔模的表面光洁度也比较高。此外，型壳由耐高温的特殊粘结剂和耐火材料配制成的耐火涂料涂挂在熔模上而制成，与熔融金属直接接触的型腔内表面光洁度高。所以，熔模铸件的表面光洁度比一般铸造件的高，一般可达Ra.1.6~3.2μm 熔模铸造最大的优点就是由于熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用。由此可见，采用熔模铸造方法可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料。 熔模铸造方法的另一优点是，它可以铸造各种合金的复杂的铸件，特别可以铸造高温合金铸件。如喷气式发动机的叶片，其流线型外廓与冷却用内腔，用机械加工工艺几乎无法形成。用熔模铸造工艺生产不仅可以做到批量生产，保证了铸件的一致性，而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。
钢结构三维设计中PROE软件的应用
大型钢结构是武昌造船厂民品的重要组成部分，主要包括大型桥梁产品和成套设备等。目前武昌造船厂在国内大型钢结构制造业迅速崛起，放眼不断开拓的市场，要争取绝对的竞争优势，提升自主创新能力成为关键。鉴于此，引进了PTC公司的PRO/E三维设计软件，以不断推进工厂在传统大型钢结构制造领域内设计模式和管理理念创新。 一、引言 大型钢结构是武昌造船厂民品的重要组成部分，主要包括大型桥梁产品和成套设备等。目前武昌造船厂在国内大型钢结构制造业迅速崛起，放眼不断开拓的市场，要争取绝对的竞争优势，提升自主创新能力成为关键。鉴于此，引进了PTC公司的PRO/E三维设计软件，以不断推进工厂在传统大型钢结构制造领域内设计模式和管理理念创新。 二、大型钢结构三维设计的主要特点 PRO/E三维设计软件通过与传统大型钢结构生产设计的结合应用，形成的大型钢结构三维设计与传统二维设计相比有了很大飞跃，集中体现在以下三方面： (1)设计思路的开拓。基于PRO/E软件的三维设计采取自顶向下的设计思路，即先构架产品的整体框架模型，再依次进行单元件和零件的详细设计。由于框架模型中多层次分布的骨架包含了整个产品的主要定位和参考信息，因此这种设计思路提升了产品主管对产品的整体把握能力。 (2)技术含量的提升。在PRO/E参数化设计技术下，由于所有点、线、面及实体等特征均通过可变尺寸参数和约束来控制，施工图的基本图面信息由三维模型自动生成，而且以骨架为首的尺寸和约束的改变将能快速驱动相关三维模型及二维工程图的关联性变更，因此与二维CAD技术下相对松散的图面信息组合方式相比，设计的严密性、精度及变更响应能力明显增强。 (3)可视化效果和过程控制力度的增强。三维设计将设计人员专业的三维空间想象变为直观的三维数字模型，使设计更贴近产品实物;而三维建模本身是对产品制造和装配过程的数字化模拟，可使产品建造环节中的潜在工艺和技术问题在设计环节得到提前发现和解决。 三、自顶向下的大型钢结构参数化三维设计流程 在PRO/E软件自顶向下的参数化设计指导思想下，大型钢结构三维设计在流程上大体可分图1所示的设计准备、模型构造和图表生成三大节拍。
基于Pro-E的叶轮三维造型及模具设计
文章编号：!""!#$%&$#（’""&）"$#""($#"$ 基于!"#／$的叶轮三维造型及模具设计 沈维蕾 （合肥工业大学 机械与汽车工程学院，安徽 合肥’&"""% ）摘 要：)*+／,软件具有强大的三维造型功能，特别适合于复杂曲面。利用)*+／,软件的零 件设计模块功能中的旋转特征，扫描混成特征，阵列特征，切割挤出特征，切割旋转特征，倒角特征设计出了导轮三维造型图，并且完成了叶轮压铸模的结构设计。关键词：叶轮；)*+／,；压铸模中图分类号：-)&%!./’ 文献标识码：0 %&’(")*(：)*+／,12341567894:+8+69*524:8;&<=+>5?+6415@2*4，53@59:2??A 37:436+*4159+=@ ?5B 37*6295C D 841:3@2@5*，E 5=2>5735+6415)*+／,’3@2*4>53:;8=+>7?567894:+8，:89?7>:8;*5F +?F 5912*2945*:34:9，3E 5@4G ?58>912*2945*:34:9，@2445*8912*2945*:34:9，9745B 4*7>5912*2945*:34:9，974*5H F +?F 5912*2945*:34:9，912=65*912*2945*:34:9，549C 08>E 59+=@?545415>53:;8+6415F 285E 155?’3>:5H 9234:8;= +7?>C +,-. #"/’：415F 285E 155?；)*+／,；415>:5H 9234:8;=+7?>0引言 )*+／,是美国参数技术公司（)-I ） 推出的一款I 0<／I 0,／I 0J 软件，它具有全参数、全相 关、单一数据库等特点［!］。其首创的参数式设计 （)2*2=54*:9H <53:;8I +895@ 4）给传统的模具设计带来了许多新观念，强调实体模型（K +?:>J +>5?）架构优于传统的面模型（K 7*6295J +>5? ）架构和线模型（L :*56*2=5J +>5? ）架构［’］。在模具设计的过程中利用)*+／,的实体建模，可以快速地对将要加工的零件有一个形象的认识，在对模型进行分析后借助于)*+／,的J +?>模块可以在三维模型的基础上直接进行模具设计。)*+／,还具有良好的数据接口它可以将图纸输出为多种格式，可以方便和074+I 0<等进行数据的交换。 叶轮是洗衣机的主要部件，是由复杂曲面组成，叶轮的设计好坏将直接影响洗衣机的质量。以)*+／,为软件平台建立桶底的三维数据模型，以此为基础进行压铸模设计。 1三维建模 本零件材料为铝，压铸成型。零件基本形状为圆环，并带有!/个由三维坐标点构成的复杂曲面的叶片，在建模过程中可使用旋转（M 5F +?F 5）特征生成两个圆环，!/个叶片可以首先使用扫描# 混成（K E 5@4H G ?58>）特征来生成，然后再用阵列（)24458）特征来旋转复制成!/个叶片，而内孔的三个小凸台可以使用切割（I 74）特征来建立。具体步骤如下： 步骤一：建立新文件、单位设置、环境设置；步骤二：建立基准面与坐标系；步骤三：建立旋转实体特征； 步骤四：做出三条基准曲线，目的是为后面的阵列特征提供一个基准； 步骤五：输入控制叶片形状的坐标点；步骤六：建立扫描混成实体特征；步骤七：建立叶片的阵列特征；步骤八：使用切割特征创建凸台； 收稿日期：’""&#"$#’N 作者简介：沈维蕾（!%O %!） ，女，讲师。$(<:528>J +7?>-5918+?+;A !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! P +C $’""& 万方数据