基于Pro/E的渦輪分子泵渦輪葉片的程序設(shè)計(jì)
在Pro/E 環(huán)境中針對(duì)渦輪分子泵的渦輪葉片（動(dòng)片和靜片）編寫了專用的3D 模型設(shè)計(jì)程序，使渦輪分子泵繁瑣的葉片建模變得快速、簡(jiǎn)潔而準(zhǔn)確。通過(guò)引用該程序，在規(guī)劃好渦輪葉片參數(shù)的情況下，在數(shù)十秒時(shí)間內(nèi)即可創(chuàng)建出一片渦輪葉片的3D 模型，大大縮短了產(chǎn)品的3D 建模周期，降低了設(shè)計(jì)成本，尤其是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期需對(duì)葉片參數(shù)反復(fù)修改和調(diào)整進(jìn)而優(yōu)化產(chǎn)品性能的情況下，更能顯示出該程序的優(yōu)越之處。
目前國(guó)內(nèi)外主流渦輪分子泵的渦輪葉片從制造獲得角度上劃分有兩種：扭制葉片和銑制葉片，而銑制類渦輪動(dòng)片分為組合式和整體式。渦輪分子泵葉片種類及級(jí)數(shù)較多，約23 級(jí)~35級(jí)，在設(shè)計(jì)初期，設(shè)計(jì)師需花大量的時(shí)間來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品葉片的3D 建模，而這些葉片總體上都屬于類葉片，即本質(zhì)都是渦輪葉片，只是不同種類葉片的厚度、葉齒傾角、葉齒齒數(shù)、葉齒厚度等參數(shù)各異而已，設(shè)計(jì)師們雖可按部就班的修改各參數(shù)進(jìn)而“復(fù)制”而得各類葉片，但重復(fù)的修改過(guò)程較為繁瑣，時(shí)間成本高，工作效率低，且冗余的“復(fù)制”工作容易導(dǎo)致思維混亂而出錯(cuò)。
為了讓3D 建模工作變得簡(jiǎn)潔，為了讓設(shè)計(jì)師們用更多的時(shí)間和精力花在產(chǎn)品的性能優(yōu)化及參數(shù)設(shè)計(jì)工作上，在Pro/E 環(huán)境下，筆者針對(duì)分子泵中組合式銑制類渦輪葉片編寫了專用的3D 建模程序，通過(guò)引用該程序，使原本繁瑣的3D 建模工作變得快速、簡(jiǎn)潔而準(zhǔn)確，大大縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，節(jié)約了產(chǎn)品的研發(fā)成本。尤其是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，為了優(yōu)化產(chǎn)品性能，需對(duì)葉片參數(shù)的設(shè)計(jì)反復(fù)修改同時(shí)要求3D 結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)相應(yīng)變更進(jìn)而便于結(jié)構(gòu)、性能分析時(shí)，該專用程序呈現(xiàn)出了巨大的優(yōu)點(diǎn)。
Pro/E程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介
在Pro/E 中，“程序”是零部件設(shè)計(jì)的一個(gè)重要工具，它可以看成是一個(gè)記錄文件，記錄著模型產(chǎn)生的軌跡及充要條件，包括所有特征的建立過(guò)程、參數(shù)、尺寸及參數(shù)關(guān)系控制等模型信息，用戶可以通過(guò)編輯“程序”來(lái)方便控制零部件的設(shè)計(jì)；通過(guò)“程序”可以控制零件環(huán)境中特征的出現(xiàn)與否、尺寸的大小和部件環(huán)境中零件的出現(xiàn)與否、零件的個(gè)數(shù)等；完成零部件“程序”設(shè)計(jì)后，當(dāng)讀取零部件時(shí)，根據(jù)其各種變化情況，可以通過(guò)簡(jiǎn)單明了的對(duì)話框問(wèn)答方式獲得滿足需求的各種3D 模型，而且可以利用“程序”將零件模型轉(zhuǎn)變成零件族的實(shí)例，進(jìn)而方便建立零件族表（如公司標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、類零件等），以供設(shè)計(jì)師們方便快捷引用，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更具彈性，從而更容易建立產(chǎn)品零件庫(kù)，縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)快速響應(yīng)的要求。
Pro/E 的“程序”有嚴(yán)格、統(tǒng)一、規(guī)范的結(jié)構(gòu)，由五個(gè)部分順序構(gòu)成，它們分別是“程序標(biāo)題”、“輸入提示信息”、“輸入關(guān)系式”、“添加特征或零件”和“質(zhì)量屬性”，用戶不得隨意混亂這五個(gè)部分的位置，編輯程序時(shí)也必須嚴(yán)格按照這五個(gè)部分順序編寫。
新葉片的3D 模型創(chuàng)建算例
程序設(shè)計(jì)完畢后，通過(guò)上述操作或者點(diǎn)擊工具欄“再生模型”按鈕進(jìn)入新葉片設(shè)計(jì)過(guò)程，至此，在計(jì)算機(jī)性能保證的情況下，可以方便快捷的在10 s~20 s 短短時(shí)間內(nèi)利用對(duì)話框問(wèn)答的方式快速設(shè)計(jì)出符合要求的任意參數(shù)的渦輪葉片（動(dòng)片、靜片均可）。如我們?cè)O(shè)計(jì)一片“葉齒傾角40°、葉齒厚度2.5 mm、葉片厚度8 mm、葉齒根徑110 mm、葉齒頂徑170 mm、葉片孔徑85 mm、葉齒齒數(shù)25 齒、無(wú)凸緣、無(wú)連接孔”的靜片，對(duì)話框問(wèn)答如圖3 所示。所建立的3D 模型如圖4 所示。
又如我們?cè)O(shè)計(jì)一片“葉齒傾角35°、葉齒厚度2.5 mm、葉片厚度12 mm、葉齒根徑134 mm、葉齒頂徑257 mm、葉片孔徑74 mm、葉齒齒數(shù)30齒、凸緣厚度15 mm、凸緣外徑109 mm、連接孔孔徑8.5 mm、連接孔數(shù)目6 個(gè)均布、連接孔分布圓直徑91.5”的動(dòng)片，對(duì)話框問(wèn)答如圖5 所示。所建立的3D 模型如圖6 所示。
在Pro/E 環(huán)境下針對(duì)渦輪分子泵的銑制類葉片編寫了專用的3D 建模設(shè)計(jì)程序，通過(guò)引用該程序，大大提高了葉片的3D 建模效率，讓繁瑣的3D 模型設(shè)計(jì)工作變得快速而準(zhǔn)確，在縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期、降低了產(chǎn)品研發(fā)成本的同時(shí)，也大大提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性。本程序在多種分子泵產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中得到了很好的應(yīng)用，效果甚佳，尤其是在眾多新產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程中發(fā)揮了顯著的作用。
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