利用CAXA实体设计快速绘制水泵叶轮
基于CAXA制造工程师2008的叶轮仿真与加工
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Ｖ０ ． ０ Ｎｏ ６ １３ ． Ｄｅ ． ２ ｌ ｃ ＯＯ
Ｊ Ｕ Ｎ Ｆ Ｓ Ｚ Ｕ Ｕ Ｉ Ｅ ＳＴ Ｅ Ｇ Ｎ Ｅ Ｉ Ｇ Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｉ Ｉ Ｎ） Ｏ Ｒ ＡＬ Ｏ Ｕ ＨＯ Ｎ Ｖ Ｒ Ｉ Ｙ（ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ Ｎ Ｃ Ｅ Ｃ Ｄ Ｔ Ｏ
过 计算 机与数 控机 床 的控制 系统连 接 ， 行多轴 数控 加工 。 进
１ 叶轮 的 造 型
叶轮 的造 型需要根 据 实际来 建模 。建模 的步骤 一般 为 ： 建一 个记 事 本 文 件 ， 新 输入
叶轮叶片相关空间点坐标。保存为 ｄｔ ａ 的格式 ， 单击主菜单 中的“ 打开 ” 选择 Ｄ Ｔ数据 Ａ 文件 ， 再根 据具体 的叶轮 的参数 （ 圆直 径 、 圆直 径 、 轮宽 、 向、 外 内 叶 旋 个数 等 ） 进行 相关 操作 。 本 文 为方 便 阐述 ， 立 一个 简 单 的 叶轮模 型 ， 图 １ 示 。其 主 要 由圆形 底 盘 、 建 如 所 叶 片和 中心轮构 成 ， 些 特征要 素 分 别要 用 到 旋 转增 料 、 样 增 料 、 列 及旋 转 除料 等 特 这 放 阵
文章 编 号 ：６ ３—０ ７ ２ １ ）一 ６— ０ ８— ４ １７ ４ Ｘ（０ ０ ０ ０ ６ ０
基 于 Ｃ Ａ 制造 工 程 师 ２０ ＡＸ ０ ８的 叶 轮 仿 真 与 加 工
顾颂虞
（ 州技 师 学 院 机 电工 程 系 ， 苏 江苏 苏 州 ２ ５０ １０９）
摘 要 ：以 Ｄ ＭＧ公 司 Ｄ ０ ｖｌｔ ｎ 配置 海得 汉 ５ ０ ＭＵ５ ｅｏｕｉ （ ｏ ３ ｉ系统 ） 轴联 动数 控机床 加 工叶轮 为例 ， 五 阐 述ＣＸ Ａ Ａ制造 工程 师 ２ ０ ０ ８在 ５轴加 工 中的应 用。
CAXA制造工程师文档
CAXA制造工程师--叶轮造型及加工2020年1月15日目录1.叶轮的造型 (2)1.1半椭圆的线架构成 (2)1.2叶轮曲面造型生成 (5)2.叶轮的加工 ...................................................................... 错误！未定义书签。
2.1多轴加工---叶轮粗加工 .............................................. 错误！未定义书签。
2.2精加工---叶轮精加工 .................................................. 错误！未定义书签。
3.生成加工G代码 ............................................................... 错误！未定义书签。
叶轮造型1.叶轮的造型1.1半椭圆的线架构成首先在桌面上新建一个记事本文件，打开在里面以如图—1A所示的方法输入所给的空间点坐标。
保存后，将其后缀名改为“.dat”的格式。
单击主菜单中的“打开”选择DAT数据文件。
图表 1图表 2 打开后就能够看到四条空间曲线。
图表 3单击曲线工具栏中的“整圆”按钮，选择“正交”中的“长度方式”，长度为“50”。
点击坐标原点，得到所示图形。
图表 4图表 5单击曲线工具栏中的“直线”按钮。
选择“非正交”，连接点AE与BF。
图表 61.2叶轮曲面造型生成单击曲面工具栏中的“直纹面”按钮，选择“曲线+曲线”的方式，按照软件上的提示拾取曲线，生成曲面。
图表 7图表 8单击曲面工具栏中的“旋转面”按钮，选择起始角为“0”，终止角为“360”，按照软件提示拾取旋转轴直线和母线，生成曲面。
图表 9图表 10按F9键切换到XOY平面，点击几何变换栏中的“阵列”按钮，选择“圆形”—“均布”，份数为“8”，按照软件提示拾取做好叶片上的全被曲面后点击右键，输入的中心点为坐标原点，点击右键即可。
基于CAXA制造工程师的叶轮数控加工
三 、 造 。
对 以上方案综合分析后我们发现 ， 如果大规模增加受热面 ， 不仅增 大了改造的工作量 ， 还会 造成炉 内空 间狭小 而不利于检 修 。因此 ， 我们决定通过抬高炉膛火焰 中心的方法 ， 提高炉膛烟 气 出口温度 ， 同时 ， 在喷燃器 四周辐射卫燃带 ， 以减少水 冷壁的 吸热 ， 进一步提高炉膛 出口烟气温度 。通过计算 ， 决定采用 以下
加工。
一
图 １ 叶轮基体圆柱
２叶片造型 。 １ 以Ｘ 平面为基准平面 ， ． （） Ｚ 构造等距面 ， 距离为 ４ ｍ 大于叶片最 大直径处 ；２ 选择构造平 面进入草 图 ， ５ ｍ， （） 将所 给样条曲线的坐标依 次输人 ， 生成样 条曲线 （ ２ ；３ 制作一个 图 ）（）
、
叶 轮 的 特征 造 型
伸 ２ｍｍ， 果 如 图 １ 示 。 ０ 结 所
图 ２ 叶片轮廓样条 曲线
降导致辐射传热量减少而对 流传 热量增加 ， 体现在过热器上为 ：
屏过 （ 以辐射 吸热为主要吸热之一 ） 吸热量减少 ， 低过 （ 以对流传 热为主 ） 增加 。另外 ， 理论燃 烧温度下 降还导致各受热面传热温
（ ３ 上 次风至下 ２ 风 以下 ｌ 次 ｍ左右 ） 标高 １ ７０至 １ ０ ， ２４ ９８０区域 范围， 分块 布置卫燃带 ， 总面积约 ｌＯ Ｏ ｍ 。卫燃带采用碳化硅材 料， 厚度控 制为 ６ ｍｍ。 ０ 二是将 燃烧器所 有喷 口上摆 １ 。 ２ 。燃 烧器 １ 次风 、 次风 、 ２ ３ 次风 喷 口与原燃烧器简 体匹配 ， 油枪进退不受影 响 ， 风管 、 煤粉 管道也无需做相应改造 ；
场焊 口４６ 。 １个
离心泵叶轮的三维CAD系统设计及仿真
50文章编号：1001-3997（2009）01-0050-03机械设计与制造Machinery Design ＆Manufacture第1期2009年1月离心泵叶轮的三维CAD 系统设计及仿真王新华马永超吴婷（北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京100022）Design and emulation of 3-D CAD system on centrifugal pump impellerWANG Xin-hua ，MA Yong-chao ，WU Ting（College of Mechanical Engineering &Applied Electronics technology ，Beijing Universityof Technology ，Beijing 100022，China ）【摘要】针对我国离心泵CAD 的研究和发展趋势，建立了基于Windows 环境下的开放式、可扩充的低、中、高比转速离心泵叶轮三维CAD 设计系统。
根据离心泵水力设计原则，完成了泵参数设计模块、叶轮参数设计模块、叶片绘型模块及接口输出模块的设计，开发了一套参数化CAD 设计系统，实现了离心泵叶轮空间扭曲叶片的三维实体造型设计及仿真。
关键词：叶轮；CAD ；系统设计；仿真【Abstract 】Toward the trends in research and development of CAD system in centrifugal pump ，an medium and high specific open-ended 3-D CAD system of centrifugal impeller is established about low ，speed based on Windows environment. According to the hydraulic design principle of centrifugal pump ，the impeller parameter ，blade plotting as well as interface parameters out －design modules of pump parameter ，putting are finished ，and a set of parameterized CAD design system is developed. Thus the 3-D solid mass design and emulation of spatial warping blade in centrifugal impeller is carried out.Key words ：Impeller ；CAD ；System design ；Emulation文献标识码：A2]。
基于caxa制造工程师叶轮多轴加工方案研究
24工业技术0 前言 当前形势下，基于多轴加工和高速加工业在社会中的作用越来越突出，技术人员需要在caxa工程师软件的指导下，充分运用自身的理论和实践知识，分析客户零件图纸的制造需求，在合理安排数控五轴加工工艺的基础上，采用工程师自身强大的曲面实体制造模型，将零件中的弯曲结构简单话，从而实现最为精细的加工生产。
最后，工程师在检测设备零部件在无任何碰撞的情况下，需要完成实体零部件的加工，以使用工业的基本生产和机械制造。
1 caxa工程师的基本含义 Caxa制造工程师是一个简单、高效的CAD软件，能够为数控加工流程提供最为原始的代码生成，从而保证期仿真加工的真实性和数控加工的复杂性，这款软件以其强大的数据支持和精准的代码分析，也被称为是数控机床中的大脑。
caxa工程师不仅融合了高速加工技术以及近几年发展起来的多轴加工技术，在数控代码和数据读取转换的方面也具有一定的优势，例如该款软件能够将FANUC数控软件转化为SIMENS生成代码以及华中数控代码等，方便而且速度惊人[1]。
近几年，caxa工程师增加了许多新的功能，其中包括曲面转换功能以及2轴到5轴数控加工技术等功能，技术人员在编辑加工的过程中，不仅能够实现基本的手工操作，增加技术的严谨性和制作的精密度，同时还可以更滑宏代码和程序模型，针对四轴加工技术，还能进行曲线加工、轨迹转换会议纪要四轴钻孔等。
不仅强化了四轴曲线铣槽加工能力，更是更新了整个前后的加工装置，加大了技术操作过程中循环的角度，从而增加系统的License测试，使生产的规模扩大好几倍。
2 叶片加工工艺分析2.1 工艺介绍 技术人员在进行零件操作的过程中，需要注意对于叶轮轴中的叶片的加工。
大多数叶片都是由具有神拉功能的塑料制成的，因此在实际的制作中会在三轴的下方增设一个刀路的装置，然后在三轴的基础上进行四轴的加工，通过旋转一定的角度完成对第二个叶片的制作，再以此类推将整个零件的叶片加工完成。
用CAXA制造工程师提高叶轮加工精度
用CAXA制造工程师提高叶轮加工精度（转摘CAXA资料）叶轮是航天器材与电动机的核心部件，被广泛应用于机械工业等领域，其加工质量对产品的工作性能有决定性影响。
由于叶轮叶片的形状是由机械中最难加工的复杂曲面构成的，因此，叶轮的加工长期以来一直是工艺人员研究的主要对象。
随着CAD/CAM、仿真软件与多轴数控技术的出现和不断发展，叶轮的加工精度和效率，才得以满足和提高。
1．叶轮的造型考虑到加工的需要，只用线框和曲面造型就可以满足加工条件。
叶轮的造型尺寸如图1左表中所示，叶轮造型如图1所示。
图1 叶轮轮造型及参数2．叶轮的加工借鉴MASTERCAM对叶片加工的经验，可以用五轴侧铣完成叶片的加工，后通过修改后处理生成加工程序。
在CAXA中的加工方案又略有不同，用五轴侧铣生成五轴加工走刀轨迹，再通过五轴转四轴加工轨迹的方式，将五轴轨迹转换成四轴轨迹，用软件中提供的四轴后处理完成程序的生成任务。
2.1五轴侧铣加工参数设置切削行数选项决定加工的精度，行数越多加工的精度就越高，但加工效率会受到影响，要根据实际加工精度和效率综合考虑加工参数设置。
最大步长和加工误差可以控制零件加工的尺寸精度。
2.2生成加工程序为了提高加工表面光洁度，减小切削力，要采用顺铣的方式铣削。
叶轮的叶片厚度较小，容易变形，要粗、精加工分开进行，并且在粗、精加工阶段分层铣削以达到减小变形的目的，叶片的内外表面分两个加工阶段，每个阶段分别生成单独的程序清单。
CAXA制造工程师2008的后置处理分为两种，第一种是为三轴数控机床准备的，只能生成三轴数控机床程序。
第二种是为四轴或五轴数控机床开发的，可以生成四轴或五轴加工程序。
本文采用第二种后置处理，选择fanuc_4axis_A后置处理文件，绕X轴旋转方式，生成四轴加工程序清单。
3．叶轮加工仿真叶轮的仿真需要构建四轴数控方式铣床，数控操作系统选择fan21im。
对A轴要进行旋转设置，当加工完一个叶片后，A轴以22.5角度增量旋转，以达到用一组程序加工所有叶片的目的，仿真结果如图2所示。
基于CAXA制造工程师的叶轮三轴加工
基于 CAXA 制造工程师的叶轮三轴加工陈艳艳， 谢玉彬（鹤壁职业技术学院，河南 鹤壁 458030）3-A x i s P r oc ess i ng of t h e I mp e ll e r Based on CAX A M ECHEN Y a n -y a n , X I E Y u-b i n（Hebi College of Vocation and Technology, Hebi 458030, Chin a ）Abstract ： Based on CAXA ME 2008, the paper a pp li e s c o nv e n t i o n a l tr i a x i a l m illi n g concept to f i n i s h mu l t i a x i a l p r o c ess i n g of the i mp e ll e r w i t h s p e c i a l shape. The m o d e lli n g d es i g n, the p r o c e ss i n g code ge n e r a t i o n, c a li b r a t i o n i n t e g r a t i o n of c o mp r e h e n s i v e so l u t i o n, are p r o v i d e d by CAXA ME 2008 for p r o c e ss i n g the i mp e ll e r. Key words ： CAXA m a nu f a c t u r i n g e n g i n ee r ； i mp e ll e r ； mu l t i a x i s m a ch i n i n g1 叶轮的结构特点叶轮指涡轮机里带有叶片的轮，叶片受蒸汽或水流等的作用，使轴旋转而产生动力；又指水泵、鼓风机等机器上带叶片的轮，转动时使流体运动。
离心泵叶轮的三维CAD系统设计及仿真
离心泵叶轮的三维CAD系统设计及仿真离心泵是一种常见的液体输送设备，其工作原理是通过转动叶轮，将液体吸入并通过离心力将其排出。
离心泵的关键部件之一就是叶轮，其设计质量和几何形状对泵的性能起着至关重要的作用。
在设计离心泵叶轮的三维CAD系统时，需要考虑以下几个关键因素：1.几何形状设计：离心泵叶轮的几何形状对泵的性能起着决定性的影响。
一般来说，叶轮的几何形状应满足以下要求：叶片的长度、高度和倾角要合理，以确保液体在流经叶轮时能得到充分的离心力；叶片的截面形状应符合气动学的要求，一般选择空气动力学良好的宽扁形或狭长形；叶轮的几何形状应保持对称性，避免不必要的振动和不平衡。
2.流场分析：在进行离心泵叶轮的三维CAD系统设计时，还需要进行流场分析，以评估叶轮的性能和效率。
通过使用流体力学软件，可以对叶轮的气动性能进行仿真分析，包括流速、压力和流量等参数。
通过优化叶片的几何形状，可以使得离心泵的效率和性能得到提高。
3.强度分析：离心泵在工作过程中会受到较大的离心力和液压力的作用，因此叶轮的强度分析是不可忽视的。
在进行强度分析时，需要考虑叶轮材料的力学性能、叶片的几何形状和边界条件等因素。
通过有限元分析方法，可以估计叶轮在工作过程中的应力和变形情况，以确保叶轮的结构安全可靠。
4.叶轮制造：在进行离心泵叶轮的CAD系统设计时，还需要考虑叶轮的制造问题。
根据叶轮的几何形状和材料特性，选择适当的制造工艺，如锻造、铸造或数控加工等。
同时，还需要考虑到叶轮的装配和调试问题，以确保叶轮能够正常运行。
总之，离心泵叶轮的三维CAD系统设计及仿真是一个涉及多个方面的复杂过程。
通过合理设计叶轮的几何形状、进行流场分析和强度分析，可以提高离心泵的效率和性能。
同时，在设计过程中还需要考虑叶轮的制造和装配问题，以确保叶轮的可靠运行。
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利用CAXA实体设计快速绘制水泵叶轮
作者：发布时间：2010-03-10
叶轮是泵类产品中比较核心的零件，其中叶片部分是一个比较复杂的曲面结构。
如何快速、准确的利用三维设计软件绘制水泵叶轮模型是泵类产品工程师所面临的一个难题，利用CAXA实体设计及CAXA电子图板软件就可以轻松解决这个难题。
叶轮设计思路
水泵叶轮的设计计算一般都是通过一些辅助设计软件来进行，由软件输出一些叶片的相关参数，再由工程师来完成二维的工程图。
在叶轮的工程图中，一般有叶轮的外壳尺寸及叶片的工作面、背面参数表。
参数表中主要有角度及相应角度下叶轮中心轴到叶片工作面或背面的距离，其实也就是多个特征点的极坐标列表。
我们可以将极坐标通过三角函数转化为相应特征点的直角坐标，输入到实体设计中绘制三维曲线，再生成曲面；也可以直接利用极坐标来绘制三维曲线再生成曲面。
下面主要介绍直接利用极坐标来绘制水泵叶轮。
设计叶轮步骤
1、在CAXA电子图板中利用叶轮工程图输出叶轮外壳草图，在CAXA实体设计中通过旋转特征读取外壳草图生成叶轮外壳模型。
注意：在电子图板中可通过“拾取过滤设置”来快速选取叶轮截面及中心线，然后进行调整以便输出草图，草图定位点为叶轮中心线的交点；在实体设计中“旋转特征”时草图平面要调整为X—Z平面，即旋转轴要与Z轴同向，然后通过“工具”下的“运行外部加载工具”来读入电子图板输出的叶轮外壳草图。
（草图的输出也可以利用电子图板的“部分存储”功能，然后在“旋转特征”的草图界面中点右键直接输入。
）
2、以叶轮外壳中间空白部分的边界为草图旋转95度做一个辅助实体。
注意：做辅助实体的过程与做叶轮外壳相似，“旋转特征”的草图平面仍为X—Z平面，并且草图中心点位置为（0，0，0）。
3、将叶片的极坐标参数转移到Excel表格中。
可以利用CAXA电子图板的二次开发小程序快速实现（二次开发小程序→编辑表格文字→表格编辑）。
4、对Excel中的数据进行整理，将其整理成标准的X，Y，Z直角坐标值。
其中各点X坐标值直接输入极坐标中各点的半径值；Y坐标全部设置为“0”；“0，1，2，3，4”五个等高面的Z坐标值分别为“-12，0，12，24，36”，“a,b”两点的Z坐标值即叶片示意图中各角度面与“a,b”两边的交点到“1”等高面的距离，需要用尺寸标注命令从图中量出来。
（“1”等高面与上面绘制叶轮外壳时的草图定位点在同一平面内，是模型的基准面，所以Z坐标值为“0”。
为保证精度，通过尺寸标注量取“a,b”两点的Z坐标值时可将尺寸标注的精度调高。
）
5、将Excel中的数据复制到txt文本中，再读入到实体设计中生成三维曲线。
（每个角度下的7个点为一组数据，每次复制一组数据生成一条曲线，为方便起见可将前面绘制的叶轮外壳及辅助实体压缩。
）
6、因为所有特征点的Y坐标都为0，所以生成的曲线全部在0角度面上，我们可以通过三维球将每条曲线调整到对应角度面上。
用三维曲线将每条曲线的同一端连接起来，组成完整的网格线。
7、利用网格面命令绘制叶片工作面及背面曲面，利用曲面延伸功能将工作面及背面曲面的每条边都延伸5mm，将辅助实体解压缩。
8、利用分裂零件命令，用叶片工作面及背面曲面将辅助实体分割开，删除多余部分，即得到完整叶片模型。
9、将叶轮外壳模型解压缩，挖键槽，再将叶片进行阵列，然后将叶片和外壳进行布尔运算即得到叶轮的完整零件模型。
通过以上几个步骤，我们就绘制出一个水泵叶轮三维模型。
纵观整个过程，我们所运用的都是CAXA实体设计最基本的功能，通过数据整理，让参数变的直观、简洁，更方便快速输入到实体设计；这也反映出CAXA 实体设计软件易学易用、快捷高效的特点。