基于SolidWorks的换气扇三维几何造型设计

陈淑玲

（广东省技师学院，广东 惠州 516100）

0 引言

换气扇由电动机带动叶片轮旋转驱动气流，是室内外空气交换的一种空气调节电器，又称通风扇。叶片轮是换气扇的重要零件，其设计和制造过程复杂，为了缩短换气扇的研制开发周期，节约设计成本，本文利用三维设计软件SolidWorks 2010对换气扇进行了几何造型设计。

1 换气扇三维几何造型设计

1.1 换气扇几何特征分析及造型策略

本文设计的换气扇结构示意图如图1所示。其可分为后盖板（固定架）、叶片轮、扣环、轴承和摩擦片5部分，如图2所示。后盖板为一外方内圆框架结构，其造型相对较复杂，需完成6次拉伸、1次抽壳、1次圆周阵列、2次切除－拉伸工序。叶片轮有7片叶片，且叶片呈圆周状相间排列。对于叶片的造型，可先对其中的1片进行造型设计，然后进行圆周阵列即可得到另外6片。扣环和摩擦片结构简单，都只需要编辑好草图后拉伸1次即可。轴承结构简单，只需要编辑好草图后先旋转1次，再切除拉伸1次即可。

图1 换气扇结构示意图

1.2 换气扇三维几何造型设计

1.2.1 后盖板（固定架）造型设计

后盖板造型操作步骤如下：

（1）选择前视面作为绘制草图的平面，利用特征生成工具将草图拉伸，得到如图3所示的拉伸实体一。

图2 换气扇的结构组成

图3 拉伸实体一

（2）选择拉伸实体一的后面作为绘制草图的平面，利用特征生成工具将草图拉伸，得到如图4所示的拉伸实体二。

（3）选择拉伸实体二的后面作为绘制草图的平面，利用特征生成工具将草图拉伸，得到如图5所示的拉伸实体三。

（4）选择拉伸实体三的后面作为绘制草图的平面，利用特征生成工具将草图拉伸，得到如图6所示的拉伸实体四。

（5）利用特征生成工具，将拉伸的实体四抽壳，得到如图7所示的抽壳实体。

图4 拉伸实体二

图5 拉伸实体三

图6 拉伸实体四

图7 抽壳实体

（6）选择抽壳实体的底面作为绘制草图的平面，利用特征生成工具将草图拉伸实体，得到如图8所示的拉伸实体五。

图8 拉伸实体五

（7）选择实体五的后面作为绘制草图的平面，利用特征生成工具将草图拉伸，得到如图9所示的拉伸实体六。

（8）利用特征生成工具，将拉伸实体六圆周阵列，如图10所示。

图9 拉伸实体六

图10 圆周阵列实体

（9）选择圆周阵列实体前面作为绘制草图的平面，利用特征生成工具将草图切除－拉伸，如图11所示。

图11 切除－拉伸实体一

（10）选择切除－拉伸实体一的前面作为绘制草图的平面，利用特征生成工具将草图切除－拉伸1如图12所示。至此完成了后盖板（固定架）的造型设计。

图12 切除－拉伸实体二

1.2.2 叶片轮造型设计

叶片轮造型操作步骤如下：

（1）选择前视面作为绘制草图的平面，利用特征生成工具将草图旋转生成实体，如图13所示。

（2）选择前视面作为绘制草图的平面，利用特征生成工具把草图拉伸，得到一个叶片，如图14所示。

（3）利用特征生成工具，将拉伸生成实体圆周阵列，得到另外6个叶片；并利用特征生成工具将圆柱体上端面倒圆角，如图15所示。

图13 旋转生成实体

图14 拉伸生成实体

（4）利用特征生成工具将圆柱体下端面移除抽壳，如图16所示。

图15 圆周阵列与倒圆角

图16 抽壳实体

（5）利用特征生成工具，选择抽壳实体前视面作为绘制草图的平面将草图拉伸，如图17所示。

（6）利用特征生成工具，将拉伸实体切除－拉伸，如图18所示。

图17 拉伸实体一

图18 切除－拉伸

（7）利用特征生成工具，选择拉伸实体一的顶面作为绘制草图的平面将草图拉伸，如图19所示。

（8）选择拉伸实体二前视基准面作为绘制草图的平面，利用特征生成工具将草图旋转，如图20 所示。至此完成了叶片轮造型设计。

2 换气扇三维几何造型装配设计

前面已将各组成造型设计好，现进行装配，步骤如下：

（1）新建—装配体—插入—零件—现有零件／装配体—开始装配体—浏览—后盖板（即为固定零件实体）。

（2）插入—零件—现有零件／装配体—开始装配体—浏览—叶片轮（即为可移动零件实体）。

（3）插入—零件—现有零件／装配体—开始装配体—浏览—轴承（即为可移动零件实体）。

图19 拉伸实体二

图20 旋转

（4）插入—零件—现有零件／装配体—开始装配体—浏览—扣环（即为可移动零件实体）。

（5）插入—零件—现有零件／装配体—开始装配体—浏览—摩擦片（即为可移动零件实体）。

（6）选择叶片轮与轴承同轴心配合。

（7）选择叶片轮与扣环同轴心配合。

（8）选择轴承右端面与扣环左端面重合配合。

（9）选择叶片轮与后盖同轴心配合向后盖。

装配好的换气扇如图21所示。

图21 换气扇

3 结论

以三维机械设计软件SolidWorks 2010 为工具，通过对换气扇进行三维造型设计的实践，相比其他设计软件有其优势，能较容易地实现复杂零件的三维造型设计，且效率高、周期短、成本低。

［1］ 刘厚林，袁寿其，施卫东，等.离心泵水力元件三维实体造型的研究［J］.水泵技术，2003（3）：23－24.

［2］ 周玉娟.离心泵叶轮叶片的几何造型技术研究［J］.河北建筑科技学院学报（自然科学版），2004（1）：101－104.

［3］ 刑启思，雷文平，苏国彬，等.SolidWorks 2001 中 文 版 实用技术精粹［M］.北京：清华大学出版社，2002.

［4］ 吴波，向勇.基于SolidWorks的渣浆泵叶轮三维几何造型设计［J］.金属矿山，2003（5）：28－40.