渦輪分子泵是一種精密高速旋轉機械，在設計過程中對主軸、轉子等關鍵件的設計作科學準確的計算、校核尤為重要。文章闡述了借助PRO/E、PRO/MECHANICA?軟件（試用版）對渦輪分子泵的渦輪葉片進行結構設計、有限元分析（應力分析及位移分析），大大提高了設計的準確率、增強了設計的可靠性及縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期。把CAD、CAE有效地應用于實際的產(chǎn)品結構設計中，將會對產(chǎn)品的研發(fā)起很大的作用。

渦輪分子泵是一種精密高速旋轉機械系統(tǒng)，主要用來獲得高真空和超高真空。目前國內(nèi)外飛速發(fā)展的半導體電子產(chǎn)業(yè)、半導體照明產(chǎn)業(yè)、平板顯示產(chǎn)業(yè)、太陽能電池產(chǎn)業(yè)、光學元器件產(chǎn)業(yè)、薄膜產(chǎn)業(yè)推動了分子泵的快速發(fā)展；與此同時，介于時代及行業(yè)的迫切要求，在分子泵的設計過程中，一種“短周期性、高可靠性”的設計理念應運而生，然而分子泵的設計本身就是一個相對比較復雜的過程，要實現(xiàn)“短周期性、高可靠性”的設計理念，單憑傳統(tǒng)的設計方法遠遠做不到，必須借助當今的主流CAD、CAE?軟件協(xié)作方可實現(xiàn)。



PRO/MECHANICA是PTC公司開發(fā)的有限元分析軟件，該軟件與該公司的PRO/E完全無縫集成，即通過PRO/E構建的3D幾何模型，可以直接引入PRO/MECHANICA?里做結構或熱力學分析，而當3D幾何結構有變更時，PRO/MECHANICA里所建立的結構或熱力學分析經(jīng)過簡單的“分析更新”即可方便讓分析結果隨著更新，完全做到無數(shù)據(jù)損失，這樣，PRO/MECHANICA就能讓結構設計師們將精力集中在設計工作上，在設計初期就能因為結合了分析，實時優(yōu)化結構，而縮短整個設計周期，從而降低設計成本，這也是其他主流CAE?軟件無法比擬的優(yōu)點。



文章描述了在渦輪分子泵（以本公司研發(fā)的FF250-?250/1600型復合分子泵為例）的設計中，以關重件之一（渦輪轉片）為例，巧妙借助PRO/E、PRO/MECHANICA軟件對其進行3D結構設計及分析，很大程度上縮短了研發(fā)周期，提高了產(chǎn)品結構設計的可靠性，真正實現(xiàn)了“短周期性、高可靠性”的設計理念。



1、葉片的設計及結構分析



葉片的3D?結構設計



在PRO/E環(huán)境下建立葉片的3D?設計模型，該葉片參數(shù)：葉片厚度7mm、葉片孔徑74mm、葉齒頂徑257mm、葉齒根徑134mm、葉齒傾角40°、葉齒厚度2.5mm、齒數(shù)38齒、凸緣厚度12mm、凸緣外徑109mm、連接孔6-Φ8.4?均布。



2、結束語



應用無縫集成軟件PRO/E與PRO/MECHANICA對機械產(chǎn)品的結構進行優(yōu)化設計及有限元分析，會大大縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，同時，結構分析數(shù)據(jù)為產(chǎn)品的設計提供了強有力的技術支撐，使產(chǎn)品的設計更可靠，更準確。一般地，將理論分析數(shù)據(jù)（如應力、位移數(shù)據(jù)）乘以一個安全因子S（經(jīng)驗值）即可作為產(chǎn)品實際相應數(shù)據(jù)，S取1.1~1.2。本文提供的渦輪分子泵葉片的結構設計與分析，就是應用PRO/E與PRO/MECHANICA設計的一個成功案例。