基于NX8.5的混流式水輪機(jī)葉片數(shù)字建模

譚新輝

（廣東省高級(jí)技工學(xué)校，廣東惠州516100）

1 樣條曲線的建立

樣條曲線的建立可以采用兩種方法來(lái)完成，一種是將AutoCAD二維木模截面圖的X、Y、Z坐標(biāo)點(diǎn)輸入記事本，將記事本的后輟名改成.dat數(shù)據(jù)格式。利用樣條、文件中的點(diǎn)來(lái)生成樣條曲線；另一種是直接將AutoCAD二維木模圖導(dǎo)入NX8.5，新建一個(gè)NX8.5建模文檔，單擊【文件】→【打開(kāi)】→選擇AutoCAD DWG（*.dwg）格式，找到需要的AutoCAD二維木模圖，打開(kāi)后如圖1所示。

圖1AutoCAD二維木模圖

圖2

然后將每一個(gè)截面輪廓的尺寸去除，只留輪廓線和基準(zhǔn)位置，根據(jù)輪廓線建立新的樣條，并將每一個(gè)新建的截面輪廓移動(dòng)到相應(yīng)的正確位置，如圖2所示。但是葉片與上冠、下環(huán)相交的兩頭尖角位置沒(méi)有數(shù)據(jù)，在AutoCAD二維木模圖中是用尖點(diǎn)與轉(zhuǎn)輪軸中心來(lái)表示的，所以在這里可以采用移動(dòng)的方法把圖2中的所有截面整體移動(dòng)到整個(gè)轉(zhuǎn)輪的相應(yīng)位置。然后將AutoCAD二維木模圖中的上冠、下環(huán)所給的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)全兩頭尖角位置沒(méi)有的數(shù)據(jù)。補(bǔ)全后得到如圖3左邊部分所示，經(jīng)過(guò)處理將輔助線去除，用樣線連接各截面后如圖4所示。

圖3

圖4

2 建立曲面

用NX8.5軟件中的曲面功能來(lái)建立混流式水輪機(jī)葉片曲面。NX8.5的曲面建模非常強(qiáng)大，可通過(guò)曲線組、通過(guò)曲線網(wǎng)格、N邊面、掃掠等曲面建模功能。單擊【曲面】→【通過(guò)曲線組】→【選擇曲線】，然后從第一個(gè)截面開(kāi)始按照順序一個(gè)一個(gè)地選擇，只選擇截面中的前面曲線，不能選一周的截面，有些截面線要延伸才選擇，以免生成后發(fā)生扭曲，選完最后一個(gè)截面單擊【確定】。得到葉片的前工作面的曲面如圖5所示，工作背面用同樣的方法可以做出來(lái)。

圖5 前工作面的曲面

3 曲面修剪和延伸

把曲面四周延伸一定的長(zhǎng)度，單擊【修剪和延伸】，選擇類型選擇【按距離】，選取需要延伸曲面的邊，給定延伸的距離，單擊【確定】。得到延伸的曲面。延伸的長(zhǎng)度要適當(dāng)，保證延伸后的曲面不能發(fā)生太大的扭曲。然后旋轉(zhuǎn)曲面：將上冠、下環(huán)和假想的進(jìn)水邊與葉片相交的曲線畫(huà)出，然后以轉(zhuǎn)輪為中心進(jìn)行曲面旋轉(zhuǎn)。單擊【回轉(zhuǎn)】在截面選項(xiàng)選擇曲線，再設(shè)置選項(xiàng)體類型選擇片體，角度為30°～-80°，單擊【確定】，得到如圖6所示的旋轉(zhuǎn)曲面。修剪片體：利用旋轉(zhuǎn)出來(lái)的曲面去修剪葉片延伸的曲面。經(jīng)過(guò)反復(fù)的延伸、修剪、縫合最終得到較光順的葉片曲面。

圖6 旋轉(zhuǎn)曲面

4 實(shí)體的建立

利用縫合的命令將光順的葉片曲面縫合為實(shí)體，單擊【縫合】類型選擇片體，目標(biāo)將所有的曲面都選中，然后單擊【確定】，得到表面光順較為理想的混流水輪機(jī)葉片的數(shù)字模型，如圖7所示。

圖7 葉片數(shù)字模型

5 結(jié)語(yǔ)

混流式水輪機(jī)的葉片形狀復(fù)雜，只有AutoCAD二維木模圖數(shù)據(jù)，表達(dá)不直觀、不完整。通過(guò)NX8.5軟件的強(qiáng)大建模功能和建模技巧，圓滿地完成了混流式水輪機(jī)葉片的數(shù)字建模。解決了葉片與上冠、下環(huán)相交的兩頭尖角位置沒(méi)有數(shù)據(jù)的問(wèn)題，并為數(shù)控加工提供了完整光順、高精度的數(shù)字模型。通過(guò)該數(shù)字模型，數(shù)控加工效果很好，實(shí)物如圖8所示。有了數(shù)字模型可以更好地加工、檢測(cè)、管理與開(kāi)發(fā)水輪機(jī)產(chǎn)品。

圖8 實(shí)物