proe在葉片泵設計中的應用

2013-08-11 by:廣州ProE/Creo培訓中心來源:仿真在線

proe在葉片泵設計中的應用

虛擬加工是近年來隨著計算機輔助設計(CAM)技術和虛擬現(xiàn)實(VR)技術相互結合發(fā)展起來的一種新興設計技術。與傳統(tǒng)的設計方法相比,虛擬設計開發(fā)周期短,可以及時有效地發(fā)現(xiàn)和解決設計中存在的問題,提高設計的質量和效率。目前,proe、UG等大型CAD/CAE/CAM集成化軟件可以很好地實現(xiàn)機械產品的虛擬設計。

proe除能用于制圖功能外,還可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼,用于數(shù)控機床加工。proe以其強大的功能而廣泛應用于航空航天、造船、汽車、機械等領域,下面以葉片泵設計為例,介紹proe的應用。

1 葉片泵的建模和裝配

(1)葉片泵的建模。proe采用參數(shù)化設計理念基于特征和約束的建模技術,可以快速地進行產品結構設計。它為三維建模提供了多種不同的應用特征,如實體特征、曲面特征、自由曲面特征和用戶自定義特征等。

葉片泵是由十幾個部件組成的,轉子是其中主要的一個部件。下面以轉子為例簡述建模過程:

①運行proe,由“新建”中進入零件模塊,通過“拉伸”命令完成轉子部件的基本體建模。

②通過“拉伸”命令完成轉子一個葉片槽的建立。

③通過“陣列”命令完成轉子葉片槽的建立。

④利用“倒圓角”等命令完成轉子建模。

(2)葉片泵的裝配。裝配是將產品的各個部件進行組織和定位操作的一個過程,通過部件相互之間配對條件建立約束關系來確定部件在產品中的位置(見圖2)。proe軟件采用虛擬裝配模式,即在裝配中,部件的三維模型是被裝配引用,而不是簡單地被復制到裝配圖中,其中運用引用集的思想簡化了模型信息。此外在裝配時要以主模型為基礎保持各裝配部件的幾何相關性,如果某部件在裝配時被修改,則引用它的三維模型會自動更新。在proe中,可采用自頂向下、自底向上或混合裝配的方法進行部件裝配。對葉片泵進行裝配時,我們采用自底向上的方法,即由已建立的單個部件的三維模型逐級地進行組裝,最后裝配組成裝配件,裝配步驟如下:

①由“新建”中進入“裝配”模塊,通過(裝配命令)將底座模型引入界面,選中裝配條件下的缺省方式,這樣底座才會被限制。

②通過(裝配命令)將配油盤調入界面,利用裝配條件中的匹配與對齊方式將其與底座固定。

③通過匹配、對齊、插入等關系將其他各部件組裝在一起,裝配時按照從下到上的順序依次進行。裝配中如遇到圖元太多,不容易選取時,可打開進行操作。

④完成葉片泵裝配。

2 葉片泵的有限元分析

(1)proe有限元分析模塊。有限元分析作為proe設計過程的一個重要集成部分,完成著各種設計方案的評估,其分析結果可以用來優(yōu)化產品設計、提高產品質量。它既可克服專業(yè)有限元軟件前處理能力不足的缺點,還可以大大提高整個有限元分析工作的效率。

(2)葉片泵相關參數(shù)條件分析。限制葉片泵使用壽命的主要因素之一是葉片頂部對定子內曲面的摩擦磨損。隨著泵轉速和工作油壓力的升高,定子內曲面的磨損將變得非常嚴重,在高速高壓下運行時容易失效,為此應從結構設計、材料選擇、加工工藝、表面處理及潤滑等方面來綜合解決。

選用低壓定量葉片泵,對其定子進行有限元分析前,確定其相關參數(shù)條件如下:定子的材料選用45鋼,轉速范圍是800~2000r/min,壓力范圍是6~7MPa,這里選擇7MPa。

(3)有限元分析通過線性靜態(tài)分析計算定子在外載荷作用下內側應力狀態(tài)。proe有限元分析操作步驟如下:

①在零件模塊下對模型進行定義,密度ρ=7850kg/m³ ,材料為steel等。

②進入“應用程序”中的“Mechanica”模塊。

③添加類型為Pressureloads,垂直作用于定子內端面,大小為140N。