基于UG的三元整体叶轮的曲面造型

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un?3?un?2(pn?pn?1) （3.3） 3解该线性方程组则可求得n+3个控制点，至此则可给出插值n+1个数据点的曲线，如图3-1所示。

dn?1?Pn?

图3-1 B-曲线插值

3.2 UG软件概述

Unigraphics软件为美国UGS公司的主要产品，该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配的产生工程图等设计功能，而且，在设计过程可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种数控机床。另外它所提供的二次开发语言UG/Open GRIP、UG/Open API简单易学，实现功能多，便于用户开发专用CAD系统。

UG NX4.0中，曲面建模可以分为以下几种：

（1）由点生成曲面，这种曲面是非参数化的，即生成的曲面与原始构造点不关联，当构造点编辑后，曲面不会产生关联性更新变化，这类曲面造型的方法有Through Points、From Poles、From Points Cloud；

（2）由曲线生成曲面，这类曲面是全参数化的，当构造曲面的曲线被编辑修改后，曲面会自动更新，适用于主要、大面积的曲面构造，如Ruled、Through Curves、Through Curve Mesh、Swept等；

（3）由片体生成曲面，这类曲面大多数是参数化的，如Section、Bridge Sheet、Face Blend、Soft Blend、Trimmed Sheet、Offset Sheet。有些方法常用于曲面与曲面之间的过渡，如Face Blend、Soft Blend等。实体建模操作中有布尔运算Unite、

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Subtract和Intersect，面操作Taper、Patch Body、Simplify Body等，体操作Hollow、Thread、Sew、Wrap Geometry、Scale、Trim Body、Split Body、Promote Body等，还有边缘操作、特征操作等等。

UG/Open GRIP是UG软件包中的一个模块，是UGS公司提供的一个用于UG二次开发的软件工具。UG/Open GRIP语言用来创建类似FORTRAN一样的程序，与Unigraphics系统集成。由于GRIP与Unigraphics系统紧密集成，所以，利用GRIP程序，可以完成与Unigraphics的各种交互操作。例如，调用一些实体生成语句，创建几何体和制图实体，可以控制UG系统参数，实现文件管理功能，可以存取UG数据库，提取几何体的数据和属性，可以编辑修改已存在的几何体参数等。GRIP还有一些交互命令用于控制实体状态、对话菜单的选择以及调用UG的通用的构造子功能等。此外，GRIP语言与一般的通用语言一样，有完整的语法规则，程序结构，内部函数，以及与其它通用语言程序的相互调用等。GRIP程序同样要经过编译、链接后，生成可执行程序，才能运行。

UG作为一个高度集成的CAD/CAM/CAE软件系统，具有强大的建模和加工功能，所以本文选用UG/CAD系统对叶轮零件进行三维建模。

3.3 基于UG的整体叶轮造型

图纸给定的叶轮为一直径160mm，高58mm的整体半封闭式叶轮，叶轮图纸及部分点数据如附录A中所示。

叶轮模型的整体构造过程如流程图3-2所示：

叶片 整体叶轮 布尔并运算 轮毂 叶片B-曲面 轮毂截面曲线 叶片B-曲线 离散点数据

图3-2 叶轮CAD造型流程图

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3.3.1 离散点插值的UG/OPEN GRIP实现

由于图纸给定的数据点很多，每条用来生成曲面的B-曲线需要由几十个离散点来生成，手工操作较为繁琐。可以运用UG/OPEN GRIP中的BCUVE函数来实现曲线的样条插值。

此函数的功能是通过一系列点生成B-曲线或将这些点作为控制顶点生成B-曲线

[17]

。

格式：obj list=BCURVE/obj list1[,VERT[,num list] ] [,DEGREE,num[,CLOSED]] [,IFERR,label:]

obj list：生成的B-曲线；

obj list1：用于生成B-曲线的一系列点；

VERT：辅词，用于确定是否将这些点作为控制顶点来生成B-曲线，为可选项； num list：每个点所对应的权重系数； DEGREE，num：B-曲线的阶数，为可选项；

CLOSED：辅词，用于确定生成的B-曲线是否闭合，为可选项； IFERR，label：错误信息输出，为可选项。

以叶片腹面上的两条B样条曲线（盖盘和轴盘曲线）插值为例，来介绍B样条程序：

Entity/pt(48),obj(2)

Pt(1)=point/73.0169,32.6883,7.0000 Pt(2)=point/70.6055,29.8064,6.9600 ? ?

Pt(23)=point/36.1412,-14.6563,54.8209 Pt(24)=point/34.6020,-17.9916,56.0000 Pt(25)=point/ 71.1670,36.5410,0.0000 Pt(26)=point/ 68.5466,33.0454,-0.0263 ? ?

Pt(47)=point/ 17.4593,-4.6807,53.1510 Pt(48)=point/ 16.2415,-7.7596,56.0000 Obj(1)=BCURVE/pt(1..24),degree,3 Obj(2)=BCURVE/pt(25..48),degree,3 halt

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生成的叶腹面盖盘和轴盘曲线如图3-3所示。

图3-3 生成的叶腹面盖盘和轴盘曲线

在本文中，叶片腹面盖盘曲线参数点和腹面轴盘曲线参数点坐标值（单位：mm）分别如下表3-1和3-2所示：

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