SolidWorks强制循环泵叶片三维精确建模

1 引言

    强制循环泵是一种大流量、低扬程的轴流泵，可供磷铵、磷酸、真空制盐、氧化铝、烧碱、轻工等化工行业中蒸发器内介质的强制循环，也可作结晶器、反应器的循环泵。叶轮是强制循环泵的心脏，是泵的最关键部件，其叶片的制造技术直接影响到泵的水力性能、汽蚀性能及运行稳定性。循环泵叶轮的叶片工作面和背面均为曲面，传统的叶片加工方法有以下几种：

    (1)用切割法、砂轮打磨法和修锉法等手工适配叶型；

    (2)在带靠模的机床上机械加工；

    (3)用钢板模锻。

    传统方法不仅制造困难，耗时、耗力、成本高，而且在造型、定位和加工上不能够保证精度。近年来随着一些加工中心等自动化加工设备的出现，只要对叶片进行精确建模，就可以实现强制循环泵叶片的数控加工。

    利用三维造型软件，如creo、I-DEAS、NX、CADDS5、SolidWorks等对叶片进行三维精确建模，然后导入MasterCAM编程系统生成切削加工指令文件，从而可以控制加工中心将叶片直接加工出来，在加工流程上不仅简单、成本低廉，而且能够完全保证叶片曲面的准确度。

    本文介绍了一种利用SolidWorks三维软件对空间扭曲叶片进行三维精确建模的方法。建模流程包括投影线的准备、生成空间翼型曲线、生成空间曲面、形成实体等。

2 强制循环泵叶片水力模型图简介

    强制循环泵的水力图一般包括平面展开图和翼型展开图。平面展开图为叶片沿叶轮轴心线方向的投影图，翼型展开图是利用一组与叶轮轴同心的圆柱面切叶片获得的截面展开图。

3 投影线准备

    在利用SolidWorks软件建模时须将翼型的正投影图投影到各个圆柱面上，来获得空间的翼型曲线。因为翼型展开图为圆柱截面展开后的图形，不能直接用来投影，因此需对翼型展开图进行处理，转变成正投影图。利用画法几何方法分别将各个翼型展开图转化为正投影图然后导入到SolidWorks草图中。

4 获得空间翼型曲线

    在SolidWorks前视面新建草图2，将转换后的正投影线导入草图。注意：导入时将投影线的旋转中心与坐标原点重合。

    在上视面上新建草图3，以坐标原点为圆心，以翼型展开图所对应的圆柱面半径为半径做半圆。

    利用SolidWorks中的投影曲线功能，选择草图2、草图3生成空间翼型曲线。

    按相同步骤生成其它几个截面的空间翼型曲线。建3D草图26、27，分别连接空间翼型曲线端点，用作曲面放样的引导线。

5 曲面的形成

    使用放样曲面功能生成曲面。用相同方法生成叶片另一曲面。 

6 曲面的后处理

    因为强制循环泵叶片力模型中翼型展开曲线不包含叶片外缘及轮毂截面，因此需要对以上生成的两个曲面进行后处理。利用SolidWorks的延伸曲面功能将该曲面延伸至叶片外缘及轮毂面。分别以此两面曲面的边线为轮毂生成四个放样曲面。最后利用曲面缝合工具将生成的六个曲面缝合并生成实体。

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