江苏鹰游纺机有限公司 司朝兵/文

0 引言

随着社会不断发展，现代工业生产中的零件形状越来越复杂，常带有不同程度的复杂曲面，如各种叶轮类零件、模具及汽车壳体等。传统的手工作图方法已经难以快速并准确地完成对这些复杂零件的造型设计。随着信息时代的到来，计算机技术飞速发展，人们可以利用计算机软件对这类带有复杂曲面的零件进行快速设计，熟练运用这些三维造型软件不仅可以减少自身大量时间和精力的投入，而且可以快速完成对复杂零件的设计。常用的三维造型软件有UG、PRO-E、solidworks、CATIA等，本文借助于UG软件，对现代工业常用零件叶轮进行造型设计。

1 叶轮参数化建模方法

叶轮实体造型可分为两大部分，即叶毂实体造型和叶片实体造型[1]。叶毂可通过UG软件在草图环境下创建截面曲线并对其回转就可创建特征；叶片造型相对复杂，叶片涉及到多个曲面，并且叶片的连续光顺性要求较高。本文在两个平面内创建实体特征，并通过布尔求差可得到叶片的主要实体特征。根据叶轮几何特征，叶轮的结构可分为叶毂、叶片、定位孔和圆角四个部分，运用UG软件设计平台，分别按旋转体特征、拉伸体特征和成型特征进行建模。如图1[2]所示。

图1 叶轮参数化建模方法

2 叶轮建模的详细步骤

2.1 叶毂的创建

在UG的草图环境下创建截面曲线，然后对其回转生成叶毂实体，如图2所示。

图2 叶毂

2.2 圆角和打孔的创建

对叶毂进行打孔及倒圆处理，效果如图3所示。孔径为12mm，倒圆半径为20mm。

图3 叶毂圆角打孔效果图

2.3 叶片的创建

叶轮叶片的实体造型是关键，其曲面特征比较复杂。造型设计时需要特别留心，防止出错。这里叶片是通过两次拉伸曲线并求差实体的方法得到，具体的是先以XY平面为基准绘制草图，运用艺术样条工具，见图4，完成后对图4中曲线拉伸50mm，偏置1mm效果见图5。

图4 叶片草图A

图5 拉伸视图

再以YZ平面为基准绘制草图，运用艺术样条工具，见图6，完成草图后对图中曲线对称拉伸20mm得到片体，利用此片体修剪图5中的叶片，得到修剪好的叶片实体图，见图7。

图6 叶片草图B

图7 修剪叶片视图

将图7中叶片与叶毂求和，并对叶轮叶片进行倒圆角处理，圆角半径0.2mm，最后对叶片圆周整列，数量20个，角度18度，并求和，效果见图8。

图8 叶轮

3 结束语

本文基于UG软件平台下对叶轮进行三维造型设计，介绍了UG软件参数化建模方法，并详细地从轮毂、叶片、打孔和圆角四个方面对叶轮的设计进行了分析，每个步骤剖析到位，理解简单，便于设计人员入手操作。