基于SolidWorks API的轴流泵参数化设计

    轴流泵是一种通用的机械产品，广泛应用于农田灌溉，给水排水。随着CAD技术的发展与开发应用，水泵的计算机辅助设计日趋成熟。但水泵行业中的CAD设计系统进行三维造型，特别是三维自动建模的应用还不多见。目前在需要水泵三维模型的场合，如利用Fluent软件进行CFD分析时，一般是手工交互建模。一方面要求用户掌握足够的建模知识，另一方面不利于模型的重复利用及快速修改。
   
    叶轮是轴流泵的核心部分，一方面它与泵的扬程、流量、效率和抗汽蚀性能等有着重要关系;另一方面，其形状复杂，难以进行三维精确描述，给设计结果的分析造成了障碍。为此，对轴流泵叶轮的参数化设计进行研究，以实现叶轮三维模型的自动建模。
   
    1轴流泵叶轮的建模方法
   
    轴流泵的叶片通常是空间扭曲的，加上曲面精度要求较高，因此叶片的工作面与背面造型是叶轮建模的关键。
   
    轴流泵叶轮木模图是多个与叶轮同心的假想圆柱面截切叶片所得的图形，木模图描述了各截面上的翼形型值点数据。在SolidWorks软件中，由这些型值点所生成的轮廓曲线不是平面曲线，因而不能用实体放样的方法直接建立叶片实体。为此，需先进行叶片的曲面造型，即采用多点成线，线簇成面，面构成体的建模过程。
   
    轴流泵叶轮建模过程如下:
   
    (1)建立轮廓曲线根据各截面的翼形型值点数据，利用SolidWorks软件提供的通过空间自由点的样条曲线绘制空间曲线的功能，生成各个截面上的轮廓曲线;同时，创建2条引导线;
   
    (2)放样放样曲面建模较为灵活，可以选择2个或2个以上的轮廓进行放样，并且在选择约束曲线时也比扫描曲面简单方便，放样曲面的方法方便合理，且精度较高，在所建轮廓线与引导线的基础上，通过曲面放样命令得到叶片曲面;
   
    (3)延伸通常情况下，设计结果或图样均没有提供叶片与轮毅结合部分的数据，故生成的叶片曲面与轮毅面之间有一定的间隙，如图1所示。为了使由有限截面的翼形数据生成的叶片模型尽可能接近真实形状，采用曲面延伸命令把叶片曲面向叶根方向延伸一定距离，使之与轮毅面相交，如图2所示。同时，因建模需要，亦将叶片曲面向叶顶方向延伸;
   
    (4)剪裁首先，利用轮毅面剪裁延伸曲面，保留轮毅面外围的延伸曲面，生成一个剪裁曲面。其次，利用该剪裁曲面去剪裁轮毅面，生成叶根处的剪切曲面1。最后，利用该剪裁曲面去剪裁过叶顶的圆柱面，生成叶顶处的剪切曲面2;
   
    (5)缝合通过曲面缝合命令把剪裁后的叶片曲面，剪切曲面1和剪切曲面2缝合为一个完整的曲面;

    
    (6)填充采用曲面加厚命令把缝合曲面加厚为实体，如图3所示。
   
    最后，建立轮毅实体，并将上述叶片实体以轮嘲的中心线为阵列轴进行圆周阵列，生成轴流泵叶轮实体模型，如图4所示。