基于SolidWorks的換氣扇三維幾何造型設計

陳淑玲

（廣東省技師學院，廣東 惠州 516100）

0 引言

換氣扇由電動機帶動葉片輪旋轉驅動氣流，是室內外空氣交換的一種空氣調節電器，又稱通風扇。葉片輪是換氣扇的重要零件，其設計和制造過程復雜，為了縮短換氣扇的研制開發周期，節約設計成本，本文利用三維設計軟件SolidWorks 2010對換氣扇進行了幾何造型設計。

1 換氣扇三維幾何造型設計

1.1 換氣扇幾何特征分析及造型策略

本文設計的換氣扇結構示意圖如圖1所示。其可分為后蓋板（固定架）、葉片輪、扣環、軸承和摩擦片5部分，如圖2所示。后蓋板為一外方內圓框架結構，其造型相對較復雜，需完成6次拉伸、1次抽殼、1次圓周陣列、2次切除－拉伸工序。葉片輪有7片葉片，且葉片呈圓周狀相間排列。對于葉片的造型，可先對其中的1片進行造型設計，然后進行圓周陣列即可得到另外6片。扣環和摩擦片結構簡單，都只需要編輯好草圖后拉伸1次即可。軸承結構簡單，只需要編輯好草圖后先旋轉1次，再切除拉伸1次即可。

圖1 換氣扇結構示意圖

1.2 換氣扇三維幾何造型設計

1.2.1 后蓋板（固定架）造型設計

后蓋板造型操作步驟如下：

（1）選擇前視面作為繪制草圖的平面，利用特征生成工具將草圖拉伸，得到如圖3所示的拉伸實體一。

圖2 換氣扇的結構組成

圖3 拉伸實體一

（2）選擇拉伸實體一的后面作為繪制草圖的平面，利用特征生成工具將草圖拉伸，得到如圖4所示的拉伸實體二。

（3）選擇拉伸實體二的后面作為繪制草圖的平面，利用特征生成工具將草圖拉伸，得到如圖5所示的拉伸實體三。

（4）選擇拉伸實體三的后面作為繪制草圖的平面，利用特征生成工具將草圖拉伸，得到如圖6所示的拉伸實體四。

（5）利用特征生成工具，將拉伸的實體四抽殼，得到如圖7所示的抽殼實體。

圖4 拉伸實體二

圖5 拉伸實體三

圖6 拉伸實體四

圖7 抽殼實體

（6）選擇抽殼實體的底面作為繪制草圖的平面，利用特征生成工具將草圖拉伸實體，得到如圖8所示的拉伸實體五。

圖8 拉伸實體五

（7）選擇實體五的后面作為繪制草圖的平面，利用特征生成工具將草圖拉伸，得到如圖9所示的拉伸實體六。

（8）利用特征生成工具，將拉伸實體六圓周陣列，如圖10所示。

圖9 拉伸實體六

圖10 圓周陣列實體

（9）選擇圓周陣列實體前面作為繪制草圖的平面，利用特征生成工具將草圖切除－拉伸，如圖11所示。

圖11 切除－拉伸實體一

（10）選擇切除－拉伸實體一的前面作為繪制草圖的平面，利用特征生成工具將草圖切除－拉伸1如圖12所示。至此完成了后蓋板（固定架）的造型設計。

圖12 切除－拉伸實體二

1.2.2 葉片輪造型設計

葉片輪造型操作步驟如下：

（1）選擇前視面作為繪制草圖的平面，利用特征生成工具將草圖旋轉生成實體，如圖13所示。

（2）選擇前視面作為繪制草圖的平面，利用特征生成工具把草圖拉伸，得到一個葉片，如圖14所示。

（3）利用特征生成工具，將拉伸生成實體圓周陣列，得到另外6個葉片；并利用特征生成工具將圓柱體上端面倒圓角，如圖15所示。

圖13 旋轉生成實體

圖14 拉伸生成實體

（4）利用特征生成工具將圓柱體下端面移除抽殼，如圖16所示。

圖15 圓周陣列與倒圓角

圖16 抽殼實體

（5）利用特征生成工具，選擇抽殼實體前視面作為繪制草圖的平面將草圖拉伸，如圖17所示。

（6）利用特征生成工具，將拉伸實體切除－拉伸，如圖18所示。

圖17 拉伸實體一

圖18 切除－拉伸

（7）利用特征生成工具，選擇拉伸實體一的頂面作為繪制草圖的平面將草圖拉伸，如圖19所示。

（8）選擇拉伸實體二前視基準面作為繪制草圖的平面，利用特征生成工具將草圖旋轉，如圖20 所示。至此完成了葉片輪造型設計。

2 換氣扇三維幾何造型裝配設計

前面已將各組成造型設計好，現進行裝配，步驟如下：

（1）新建—裝配體—插入—零件—現有零件／裝配體—開始裝配體—瀏覽—后蓋板（即為固定零件實體）。

（2）插入—零件—現有零件／裝配體—開始裝配體—瀏覽—葉片輪（即為可移動零件實體）。

（3）插入—零件—現有零件／裝配體—開始裝配體—瀏覽—軸承（即為可移動零件實體）。

圖19 拉伸實體二

圖20 旋轉

（4）插入—零件—現有零件／裝配體—開始裝配體—瀏覽—扣環（即為可移動零件實體）。

（5）插入—零件—現有零件／裝配體—開始裝配體—瀏覽—摩擦片（即為可移動零件實體）。

（6）選擇葉片輪與軸承同軸心配合。

（7）選擇葉片輪與扣環同軸心配合。

（8）選擇軸承右端面與扣環左端面重合配合。

（9）選擇葉片輪與后蓋同軸心配合向后蓋。

裝配好的換氣扇如圖21所示。

圖21 換氣扇

3 結論

以三維機械設計軟件SolidWorks 2010 為工具，通過對換氣扇進行三維造型設計的實踐，相比其他設計軟件有其優勢，能較容易地實現復雜零件的三維造型設計，且效率高、周期短、成本低。

［1］ 劉厚林，袁壽其，施衛東，等.離心泵水力元件三維實體造型的研究［J］.水泵技術，2003（3）：23－24.

［2］ 周玉娟.離心泵葉輪葉片的幾何造型技術研究［J］.河北建筑科技學院學報（自然科學版），2004（1）：101－104.

［3］ 刑啟思，雷文平，蘇國彬，等.SolidWorks 2001 中 文 版 實用技術精粹［M］.北京：清華大學出版社，2002.

［4］ 吳波，向勇.基于SolidWorks的渣漿泵葉輪三維幾何造型設計［J］.金屬礦山，2003（5）：28－40.