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基于NX二次开发的直纹面叶片造型技术

2017/12/27    来源:互联网    作者:刘竞志  阎长罡      
关键字:直纹面  叶轮  NX  二次开发  
本文总结了叶轮造型方法的优点与不足。提出使用NX Grip二次开发来提高计算和建模效率。使用MATLAB导入了叶片中面原始数据并生成了创建点和厚度数组的Grip代码。使用NX Grip二次开发创建了叶片的插值节点、三次B样条和直纹面。从工艺的角度对叶轮的结构进行了分析。对中面进行适当延伸,加厚并进行修剪得到叶片实体。对叶轮其它结构进行建模并最终生成可用于加工的叶轮模型。

    SPLN1和SPLN2分别为轴盘侧和盖盘侧中面的B曲线,作为中面的准线,为3次B样条曲线。face为直纹面,创建命令为RLDSRF,由SPLN1 和SPLN2 为准线以等参数(默认)方法对应而成,其原理就是式(2)。实际上为了建立这种对应关系,还需要定义曲线从哪个端点幵始。Pt1(l)和Pt2(l)为两条曲线同一侧的端点。只有开始端点对应正确,两条线串上其它的点才会对应正确。

    有了中面,就要求出在数值点处中面的单位法向量。将数据点沿单位法向量的正、负方向分别偏移0.5倍的厚度,得到吸力、压力曲面的插值节点。相关命令如下:

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    这里使用了do循环语句。snorf是求曲面法矢的函数,其输人形参除了曲面外,还有曲面上点的u,v 参数坐标,而不是笛卡尔坐标。这就需要先用OBTAIN函数获取点的笛卡尔坐标,再用sparf函数获取u,v 参数坐标。UNITF是矢量单位化函数。ptll和Ptl2分别是两边的偏置点。以上只是轴盘侧两条叶片曲线的建立过程,盖盘侧的两条曲线的建立方法与此相同。使用RLDSRF函数分别建立吸力曲面、压力曲面,方法与中面的建立相同。

    以上各部分编写完毕后,在程序后面加上结朿语句halt。经过编译、连接,生成可执行的.grx文件。在NX中执行文件→执行→Grip命令,选择要执行的.grx文件,运行结果如图1所示。为了之后的操作方便,将各个插值节点和吸力曲面、压力曲面的样条线隐藏。但是中面的样条线保留,因为我们还需要它生成叶毂曲面和包覆曲面。

2 叶片实体的生成

2.1 三个重要的辅助面

    叶毂曲面是由轴盘侧的样条线绕Z 轴旋转一周后的旋转曲面,包覆曲面是盖盘侧的样条线绕Z 轴旋转一周后的旋转曲面,此外,叶盆的大外圆还可以构成一个圆柱面。这三个重要的辅助面将在叶片实体的生成中发挥作用。

    前文中我们将中面上的点沿中面法向偏置厚度,这其实忽略了叶片与其它部分之间的联系。实际上,叶片的造型还要解决以下问题:1)轴盘侧要与叶毂曲面重合;2) 盖盘侧要与包覆曲面重合;3) 尾缘侧要与叶盆的大外圆重合。

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    问题1)是显然的。问题2)和问题3)不仅是结构上的需要,也是因为在叶片加工之前,需要把叶盆的大外圆车出或铣出,也要以包覆曲面为参考对毛坯进行车削或铣削。同时,叶片加工的编程过程中还需要用到“从包覆插补到叶毂”这样的刀轨生成方法。如果这些地方出现台阶,将给工艺带来不必要的困难。而用以上方法生成的叶片曲面,如果直接设法实体化,恰恰就会出现一条棱边在辅助面内侧,而另一条棱边在辅助面外侧的情况。这是绝对不允许的。

2.2 叶片实体的生成与修剪

    我们可以考虑将叶片适当扩大,再用辅助面将其修剪得到叶片实体。由于延伸实体比较困难,考虑将中面在轴盘侧、盖盘侧、尾缘侧适当延伸,加厚到一定厚度,能够将吸力、压力曲面的插值节点包容起来。将吸力、压力曲面也适当延伸,使其四条边在中面的加厚体之外。用吸力、压力曲面以及三个辅助面对中面的加厚体进行修剪,得到叶片实体,如图2所示。为了修剪叶片实体,包覆曲面和叶毂曲面也进行了延伸。

3 其它实体的生成

    根据设计图样的要求,草绘叶盆的截面,旋转生成叶盆实体,再用叶毂曲面对实体进行修剪。在叶片前缘进行三面的面倒圆操作。对叶片进行阵列,将叶片与叶盆求和。生成叶片与叶盆之间的边倒圆。至此,叶轮模型创建完毕,最后的结果如图3所示。

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责任编辑:张纯子
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