基于Pro/E的涡轮分子泵涡轮叶片的程序设计

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)成都南光机器有限公司真空技术研究院 作者:刘安良

  在Pro/E 环境中针对涡轮分子泵的涡轮叶片(动片和静片)编写了专用的3D 模型设计程序,使涡轮分子泵繁琐的叶片建模变得快速、简洁而准确。通过引用该程序,在规划好涡轮叶片参数的情况下,在数十秒时间内即可创建出一片涡轮叶片的3D 模型,大大缩短了产品的3D 建模周期,降低了设计成本,尤其是在产品设计初期需对叶片参数反复修改和调整进而优化产品性能的情况下,更能显示出该程序的优越之处。

  目前国内外主流涡轮分子泵的涡轮叶片从制造获得角度上划分有两种:扭制叶片和铣制叶片,而铣制类涡轮动片分为组合式和整体式。涡轮分子泵叶片种类及级数较多,约23 级~35级,在设计初期,设计师需花大量的时间来进行产品叶片的3D 建模,而这些叶片总体上都属于类叶片,即本质都是涡轮叶片,只是不同种类叶片的厚度、叶齿倾角、叶齿齿数、叶齿厚度等参数各异而已,设计师们虽可按部就班的修改各参数进而“复制”而得各类叶片,但重复的修改过程较为繁琐,时间成本高,工作效率低,且冗余的“复制”工作容易导致思维混乱而出错。

  为了让3D 建模工作变得简洁,为了让设计师们用更多的时间和精力花在产品的性能优化及参数设计工作上,在Pro/E 环境下,笔者针对分子泵中组合式铣制类涡轮叶片编写了专用的3D 建模程序,通过引用该程序,使原本繁琐的3D 建模工作变得快速、简洁而准确,大大缩短了产品的研发周期,节约了产品的研发成本。尤其是在产品设计初期,为了优化产品性能,需对叶片参数的设计反复修改同时要求3D 结构实时相应变更进而便于结构、性能分析时,该专用程序呈现出了巨大的优点。

Pro/E程序设计简介

  在Pro/E 中,“程序”是零部件设计的一个重要工具,它可以看成是一个记录文件,记录着模型产生的轨迹及充要条件,包括所有特征的建立过程、参数、尺寸及参数关系控制等模型信息,用户可以通过编辑“程序”来方便控制零部件的设计;通过“程序”可以控制零件环境中特征的出现与否、尺寸的大小和部件环境中零件的出现与否、零件的个数等;完成零部件“程序”设计后,当读取零部件时,根据其各种变化情况,可以通过简单明了的对话框问答方式获得满足需求的各种3D 模型,而且可以利用“程序”将零件模型转变成零件族的实例,进而方便建立零件族表(如公司标准件、通用件、类零件等),以供设计师们方便快捷引用,使产品的设计更具弹性,从而更容易建立产品零件库,缩短设计周期,降低设计成本,实现产品设计快速响应的要求。

  Pro/E 的“程序”有严格、统一、规范的结构,由五个部分顺序构成,它们分别是“程序标题”、“输入提示信息”、“输入关系式”、“添加特征或零件”和“质量属性”,用户不得随意混乱这五个部分的位置,编辑程序时也必须严格按照这五个部分顺序编写。

新叶片的3D 模型创建算例

  程序设计完毕后,通过上述操作或者点击工具栏“再生模型”按钮进入新叶片设计过程,至此,在计算机性能保证的情况下,可以方便快捷的在10 s~20 s 短短时间内利用对话框问答的方式快速设计出符合要求的任意参数的涡轮叶片(动片、静片均可)。如我们设计一片“叶齿倾角40°、叶齿厚度2.5 mm、叶片厚度8 mm、叶齿根径110 mm、叶齿顶径170 mm、叶片孔径85 mm、叶齿齿数25 齿、无凸缘、无连接孔”的静片,对话框问答如图3 所示。所建立的3D 模型如图4 所示。

新叶片的3D 模型创建算例

  又如我们设计一片“叶齿倾角35°、叶齿厚度2.5 mm、叶片厚度12 mm、叶齿根径134 mm、叶齿顶径257 mm、叶片孔径74 mm、叶齿齿数30齿、凸缘厚度15 mm、凸缘外径109 mm、连接孔孔径8.5 mm、连接孔数目6 个均布、连接孔分布圆直径91.5”的动片,对话框问答如图5 所示。所建立的3D 模型如图6 所示。

新叶片的3D 模型创建算例

  在Pro/E 环境下针对涡轮分子泵的铣制类叶片编写了专用的3D 建模设计程序,通过引用该程序,大大提高了叶片的3D 建模效率,让繁琐的3D 模型设计工作变得快速而准确,在缩短了产品研发周期、降低了产品研发成本的同时,也大大提高了产品设计的可靠性。本程序在多种分子泵产品的设计中得到了很好的应用,效果甚佳,尤其是在众多新产品的研发过程中发挥了显著的作用。

参考文献

  [1] 刘安良,靳毅.涡轮分子泵叶片的结构设计与分析[J].真空, 2010,47(04):69- 71.
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  [4] 达道安. 真空设计手册[M]. 北京:国防工业出版社,1991.
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