模型流道木模叠片式制作方法与流程

本发明涉及一种木质模型制作的方法，具体涉及的是泵站模型中流道模型的制作方法，不仅可以提高模型精度，还可以缩短模型制作周期，属于模型制作领域。

背景技术：

泵站模型试验中最重要的部分是泵站流道模型的制作，流道模型的精度直接关系到整个模型的精度，进而影响到整个模型实验的可靠性。但流道模型制作缺少统一的方法，尤其是水泵流道的模型制作。泵站流道模型制作需要很高的精度，目前制作流道模型的主流方法有人工打磨制作，3d打印等，其中因为材料原因，3d打印出来的流道模型糙率不符合模型试验要求，而且打印材料价格昂贵，未来一段时间内仍无法成为水工模型制作的主流方法。就现在技术条件，流道模型制作主要是依靠工人手工打磨木模制作，人工制作木模是使用木工技术，在一整块木头上用规尺慢慢凿刻而成，这导致模型制作周期很长，边界弧度曲线的拟合也存在很大的误差。

水工模型制作影响大，持续效果长，事关中国水利大业，如果水工模型制作精度误差过大，导致不能发现实际工程运行过程中产生的漩涡等问题，造成的后果是不可估量的！为了提高模型精度和缩短制作周期，需要一种简单易行的制作方法来制作流道模型。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种模型流道木模叠片式制作方法，既能够提高流道木模制作精度同时也可以缩短木模制作周期的新方法。

本发明方法的技术方案如下：

模型流道木模叠片式制作方法，其特征是，包括以下步骤：

1）制作模型流道的木模模型切片；

2）将模型切片组合并用胶水粘合成一体；

3）打磨拟合步骤2）中粘合后的模型流道边界曲线。

优选的，步骤1）中采用顺水流方向切割形成模型断面板，具体做法如下：

a.提供工程给定的流道立面图及其对应的平面投影图，由于流道模型是左右对称结构，从平面投影图左侧边界开始，使用电脑数控切割机床以一定的板厚切割成长方体板，板厚为bmm；

b.测量初始控制点1（即平面投影图最左侧边界点）到流道进口断面的距离，该距离在所给流道平面图上可以直接测出，第一块长方体板b1的长度控制点2为该长方体板靠近平面投影图中心线的边缘线与流道平面投影图的交点，即板b1的长度控制点2为过板厚为bmm的点，做其与中心线平行的直线，与流道平面投影图的边缘线（远离流道进口断面的一端）的交点；

c.找到控制点1、2后，根据三视图的对应原则在流道立面图上找到对应长方体板的平面板长，也由此得到第一块模型切割板；按照该方法，就可以得到控制点n和模型切割板bn；

d.模型切割板b1~bn，为流道模型的一半切片，由于流道模型是左右对称结构，制作另外一半，得到所有的木模模型切片。

优选的，在得到模型切割板b1~bn之后，将b1~bn用胶水粘合起来，这时得到的初步流道的上下边缘线已经满足的精度要求，与工程设计方案的边界曲线已经吻合，现在对两端的边缘线进行控制，这时就要用到控制点1~n，以1~n为控制点，连接1-2,2-3……,（n-1）-n，将连线多余的部分切除掉，最后稍加打磨即可以达到理想的边界曲线。

优选的，根据精度要求不同，板厚可在1mm~10mm之内变动，但是为了保证精度，板厚最多不可以超过10mm。

优选的，步骤1）采用垂直水流方向切割形成模型断面板，具体做法如下：

a.提供工程给定的流道立面图和平面投影图，从平面投影图边界开始，沿垂直水流方向使用电脑数控切割机床以一定的板厚切割成长方体板；

b.满足垂直水流方向的切割断面的模型一般包括三个部分：长方体段，渐变段和圆形段；长方体段断面无变化，可直接画出断面；在渐变段，有弧线边界，先确定上下水平面长度和位置、左右垂直面的长度和位置，最后用圆弧连接四个角，即可得渐变段断面板；渐变段断面长度和宽度相等时进入圆形段，圆形段断面很容易得出；

c.在得到所有断面板以后，用胶水进行粘合起来，最后拟合弧形边界的时候，通过打磨去多余的部分来完成边界拟合。

优选的，根据精度要求不同，板厚可在1mm~10mm之内变动，但是为了保证精度，板厚最多不可以超过10mm。

本发明制作木模方便快捷，操作简单，缩短了制作周期，保证了模型的精度，可以满足各种流道模型的制作要求，具体来说有以下几个优点：

（1）模型断面板的厚度可以调节，根据模型试验精度要求可以调整板厚，板厚越小，模型精度越高。

（2）模型断面板切割和粘合所需时间短，大大提高了模型的制作速度，进而减少了模型制作所需的工时，节约了模型制作阶段的人工费。

（3）模型断面本身带有控制点，由传统模型制作只靠工人控制精度发展到模型本身确保精度，工人修正精度，大大提高了流道木模的制作精度，保证了木模的可靠性。

（4）减少了由于工人制作木模时产生失误而造成的对整体试验周期和木模精度的不确定性。

附图说明

图1实施例1中顺水流方向流道模型立面图与平面投影图；

图2实施例1中顺水流方向流道模型切割板样图；

图3实施例2中垂直水流方向流道模型立面图与平面投影图；

图4实施例2中垂直水流方向流道模型切割板样图；

图5实施例2中垂直水流方向流道模型切割板样图。

具体实施方式

实施例1

顺水流方向切割成模型断面板进行制作

顺水流方向切割形成模型断面板：图1所示的工程给定的流道立面图及其对应的平面投影图，图2是流道模型切割板样图。

如图1所示，现从平面投影图边界开始（流道模型是左右对称结构），使用电脑数控切割机床以一定的板厚切割成长方体板，根据精度要求不同，板厚可在1mm~10mm之内变动，但是为了保证精度，板厚最多不可以超过10mm（板厚越小，精度越高）。

该方法最重要的是找到切割板的断面和控制弧线边缘的控制点。以图示板厚bmm为例，首先，第一个控制点为图示初始控制点1，测量初始控制点1（即平面投影图最左侧边界点）到流道进口a1-a2断面的距离，该距离在所给流道平面图上可以直接测出，长方体板b1的长度控制点为该长方体板靠近中心线的边缘线与流道平面投影图（远离流道进口断面的一端）的交点，即图中的2点。板b1的长度控制点得出方法：过板厚为bmm的点，做其与中心线平行的直线，交流道平面投影图的边缘线，得出交点（即控制点2）。此时点2到流道进口a1-a2断面的距离即为板b1的长度。找到1、2点以后即可根据三视图的对应原则在流道立体平面图上找到对应板的平面板长，也由此得到第一块模型切割板b1。

板b2的制作方法同板b1的制作方法相同，控制点为在板b1板厚的基础上往下加板厚bmm，过该点做中心线的平行线交流道平面投影图于点3，找到点3以后即可根据三视图的对应原则在流道立体平面图上找到对应板的平面板长，这就可得了板b2。

最后一块板的厚度可根据距中线的距离进行相应的调整，但不可以超过精度要求，这样就可以得到控制点n和模型切割板bn。其余的板通过该方法都可以得到，这样就可以的到板b1~bn。板选择两条边的长边为板长，是因为这样可以在后期打磨的时候可以“消去”多余部分而不是“填补”木模少的部分，减少了不必要的劳动。因为一般流道模型是左右对称的，一般做一半木模即可以得到另外一半，现以一半木模进行理论说明。

在得到板b1~bn之后，将b1~bn用胶水粘合起来，这时得到的初步流道的上下边缘线已经满足的精度要求，与工程设计方案的边界曲线已经吻合，现在对两侧的边缘线进行控制，这时就要用到控制点1~n。以1~n为控制点，连接1-2,2-3……,（n-1）-n。将连线多余的部分切除掉，最后稍加打磨即可以达到理想的两侧边界曲线。

实施例2

垂直水流方向切割形成模型断面板：

图3所示的工程给定的流道立面图和平面投影图，图4为流道模型切割板样图。

如图3所示，现从平面投影图边界开始，沿垂直水流方向使用电脑数控切割机床以一定的板厚切割成长方体板，根据精度要求不同，板厚可在1mm~10mm之内变动，但是为了保证精度，板厚最多不可以超过10mm，板厚越小，精度越高。

切割方法和顺水流方向的切割方法相同。满足垂直水流方向的切割断面的模型一般包括三个部分：长方体段，渐变段和圆形段。长方体段断面无变化，可直接画出断面。

（1）长方体段：长方体段断面无变化，可依照工程给定的流道设计图直接画出断面。

（2）渐变段：在渐变段，有弧线边缘线，其断面确定方法和边缘控制点以板bm为例进行说明。如图3，根据之前的板的层层累计，很容易得到控制点1、2、3、4四个点，其中点2和点3之间的长度和该线段的位置很容易得到,此为断面水平线段的长度和位置，如图5中的点2和点3。过平面投影图上点2和点3，由三视图对应原则，可在立面图上找到3、4、5、6四个点，这样可以得到点4和点5之间的距离和该线段的位置，对应该断面的垂直线段的长度和位置，如图5中的点4和点5。确定好水平面直线的长度和位置（点2和点3）与垂直直线长度和位置（点4和点5）之后，最后用圆弧连接四个角，即可得渐变段断面板。

（3）圆形段：渐变段断面长度和宽度相等时进入圆形段，圆形段断面直径由图很容易得出。

渐变段和圆形段的板长度都是去板两边断面和边缘线相交较长的那个边为边长。以图3平面投影图板bm为例说明，板长最后取点1和点4之间的长度而不是点7和点8之间的长度，是因为这样在最后拟合弧形边界的时候就可以通过打磨去多余的部分来完成边界拟合而不是补上缺少的部分，这样做的可以减少不必要的劳动。在得到断面板b1~bn以后，可以用胶水进行粘合起来，然后简单打磨即可得到精确度比较高的流道木模。