第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共6页分体式叶片零件的数控加工叶片是汽轮机、水轮机压汽机、推进器等装置的关键部件。叶片的型面的质量则直接影响叶片的工作效果，进而直接影响整机的工作性能。由于叶片的型面是复杂的空间曲面，所以一直是叶片加工中的难点，高性能CAM软件的出现，使这种复杂型面的加工变得相对容易。本文通过对某型叶片的造型及数控编程，使大家对叶片类零件的数控加工过程有一个整体的了解。一、叶片结构特点叶片材料为30CrMnSiA，经热处理后，其强度相当大，且从零件的结构看，后缘的导圆半径仅为0.1mm，属于典型的薄壁件，易产生加工变形，如图1所示。叶片的曲面部分由7个截面数据确定，各叶片截面之间扭曲比较大，由于在流体中工作，所以曲面的本身和曲面与叶柄之间的过渡面的光顺程度要求较高，对数控加工精度提出了很高的要求。图1叶片实体模型根据笔者的总结，叶片的加工工艺流程如图2所示。第2页共6页第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共6页图2加工工艺流程二、叶片的CAD造型根据不同的需求叶片可以表示为曲面模型、实体模型、特征模型，曲面模型适用于数控加工，实体模型可用于几何参数分析，特征模型可用于设计、加工、产品管理集成。建立叶片的曲面模型是其在造型最基本的要求，更进一步则是建立实体模型，建立特征模型是生产管理上更高层次的需求。根据设计提供的截面数据不同，叶片曲面可以分为直纹面以及自由曲面，其造型方法也有所不同。该叶片属于自由曲面叶片，造型过程比较复杂，而且其加工精度要求也较高。其设计数据是按几个截面给出的，各个截面为以轮毂轴线为轴线的一组同心圆柱面，数据为圆柱面展开平面，沿弦线为水平方向给出。曲面造型过程分为构造展开平面内的各段曲线、编辑构造空间截面线、构造曲面以及过渡区域R面建立等4个步骤。1.构造平面曲线设计给定的数据为各截面的展开平面上的曲线型值，平面线是由叶面曲线、前缘、叶背曲线、后缘四段曲线组成。其中叶面线和叶背线为自由曲线，前缘、后缘为一段圆弧。将给定的数据输入软件中，采用三阶NURBS曲线连成光顺的样条曲线，由于前、后缘处曲线为圆弧，叶面、叶背曲线连接处曲线可能不光顺。在高速旋转的流场中，对叶片的型面有很高的要求，否则会影响叶片的流体动力性能，故四段曲线在相连接处要求保持连续，如图3所示。图3各截面平面曲线2.构造截面线得到平面曲线后，根据图纸给定的数据计算其螺旋角，通过旋转、缠绕，得到各截面的空间截面曲线，第3页共6页第2页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共6页如图4所示。图4各截面空间曲线3.构造曲面由所得的各截面线通过扫描操作可以得到叶片的叶面、前缘面、叶背面、后缘面曲面造型。因为要求四张曲面是光滑连接的，所以在扫描操作中，对生成的曲面限制在边界处与相邻曲面相切，而在造型过程中可能存在由于截面线的不光滑，截面线数量太少，截面线变化不规则，选择对齐点方式不恰当等原因导致最后的曲面发生不光顺、扭曲现象，所以需要不断调整数据点以及对齐点方式，来生成高质量的曲面。所生成的曲面如图5所示。第4页共6页第3页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共6页图5叶片曲面得到合格的叶片各个曲面模型以后，还需要用叶稍面、叶片底端面等对其进行剪裁操作，最终得到完整的叶片的各个曲面。4.叶片与柄部、前缘与后缘过渡区域的造型叶片与柄部过渡区域在设计上是按变圆角规律光滑过渡的。过渡区域是沿着叶片与其他各个曲面交线作的与交线两旁曲面相切的过渡曲面，与许多曲面具有边界相切限制，因此构造过渡区域是较复杂的过程。该叶片过渡区域为变圆角过渡，可以事先将圆角变化规律转换到沿过渡线指定相应点的过渡圆角值，再通过过渡面操作得到变圆角过渡面。将得到的各个曲面经过缝合裁减后得到叶片的实体。三、叶片的的CAM加工1.坐标系的确定UG的坐标系包括绝对坐标系、工作坐标系、加工坐标系。一般数控加工时要求加工坐标系与工作坐标系一致，工...
