基于NX8.5的混流式水轮机叶片数字建模

谭新辉

（广东省高级技工学校，广东惠州516100）

1 样条曲线的建立

样条曲线的建立可以采用两种方法来完成，一种是将AutoCAD二维木模截面图的X、Y、Z坐标点输入记事本，将记事本的后辍名改成.dat数据格式。利用样条、文件中的点来生成样条曲线；另一种是直接将AutoCAD二维木模图导入NX8.5，新建一个NX8.5建模文档，单击【文件】→【打开】→选择AutoCAD DWG（*.dwg）格式，找到需要的AutoCAD二维木模图，打开后如图1所示。

图1AutoCAD二维木模图

图2

然后将每一个截面轮廓的尺寸去除，只留轮廓线和基准位置，根据轮廓线建立新的样条，并将每一个新建的截面轮廓移动到相应的正确位置，如图2所示。但是叶片与上冠、下环相交的两头尖角位置没有数据，在AutoCAD二维木模图中是用尖点与转轮轴中心来表示的，所以在这里可以采用移动的方法把图2中的所有截面整体移动到整个转轮的相应位置。然后将AutoCAD二维木模图中的上冠、下环所给的数据进行补全两头尖角位置没有的数据。补全后得到如图3左边部分所示，经过处理将辅助线去除，用样线连接各截面后如图4所示。

图3

图4

2 建立曲面

用NX8.5软件中的曲面功能来建立混流式水轮机叶片曲面。NX8.5的曲面建模非常强大，可通过曲线组、通过曲线网格、N边面、扫掠等曲面建模功能。单击【曲面】→【通过曲线组】→【选择曲线】，然后从第一个截面开始按照顺序一个一个地选择，只选择截面中的前面曲线，不能选一周的截面，有些截面线要延伸才选择，以免生成后发生扭曲，选完最后一个截面单击【确定】。得到叶片的前工作面的曲面如图5所示，工作背面用同样的方法可以做出来。

图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长度，单击【修剪和延伸】，选择类型选择【按距离】，选取需要延伸曲面的边，给定延伸的距离，单击【确定】。得到延伸的曲面。延伸的长度要适当，保证延伸后的曲面不能发生太大的扭曲。然后旋转曲面：将上冠、下环和假想的进水边与叶片相交的曲线画出，然后以转轮为中心进行曲面旋转。单击【回转】在截面选项选择曲线，再设置选项体类型选择片体，角度为30°～-80°，单击【确定】，得到如图6所示的旋转曲面。修剪片体：利用旋转出来的曲面去修剪叶片延伸的曲面。经过反复的延伸、修剪、缝合最终得到较光顺的叶片曲面。

图6 旋转曲面

4 实体的建立

利用缝合的命令将光顺的叶片曲面缝合为实体，单击【缝合】类型选择片体，目标将所有的曲面都选中，然后单击【确定】，得到表面光顺较为理想的混流水轮机叶片的数字模型，如图7所示。

图7 叶片数字模型

5 结语

混流式水轮机的叶片形状复杂，只有AutoCAD二维木模图数据，表达不直观、不完整。通过NX8.5软件的强大建模功能和建模技巧，圆满地完成了混流式水轮机叶片的数字建模。解决了叶片与上冠、下环相交的两头尖角位置没有数据的问题，并为数控加工提供了完整光顺、高精度的数字模型。通过该数字模型，数控加工效果很好，实物如图8所示。有了数字模型可以更好地加工、检测、管理与开发水轮机产品。

图8 实物