基于五轴机床的叶轮实体建模与加工.docx

基于五轴机床的叶轮实体建模与加工整体叶轮是发动机的重要组成部件，被广泛应用于航空、航天及其他工业领域，其加工质量对发动机性能有决定性的影响。叶片在工作中要承受复杂应力和微震动，因此对整体叶轮材料、机械加工工艺等都有极高的要求。然而，其叶片型面通常为自由曲面，结构复杂。发动机叶片的加工工作量约占整台发动机加工工作量的30％～40％。所以，叶轮的加工一直是技术难题，倍受各国工业界的关注。发达国家在五坐标高效加工方面开展了深入的研究，较好地解决了薄壤叶片的数控加工变形问题。但是，国内对叶轮加工领域的研究和应用同发达国家相比还有很大差距。针对这一情况，本文主要是依托北方工业大学数控中心拥有的DMU-60P五轴机床进行加工，选用Pro/Engineer软件对实体叶轮进行造型，然后将模型导入到PowerMill软件中进行自动编程，选取刀轴自动避让功能，定义刀轴限界功能，避免r干涉问题，并生成NC程序，成功地将NC程序从PowerMill软件中导人DMu-60P五轴机床。并以某离心式压缩机整体叶轮产品为例进行了加工验证，加工出了实体产品。1整体叶轮的实体造型如图1所示是某型号离心式压缩机的基本组件之一，其几何形状可分为轮毂和叶片两部分，叶片又包含包覆曲面、压力曲面及吸力曲面。其中主要的参数有：叶片截面上的离散点的数据及包覆曲线、轮毂曲线、包覆端曲面和轮毂端曲面。整体叶轮的实体造型主要包括创建叶片实体和轮毂实体两部分。叶片曲面为光顺性、连续性要求较高的自由曲面，其截面线是复杂的自由曲线，因此叶片实体造型难度较大。目前的主要造型思路是，先创建截面线，再采用通过截面线(Throughcurves)的方法进行叶片的曲面造型。轮毂的创建较为简单，在草图方式下创建截面线串，通过旋转(Revolve)命令对截面线串旋转，创建轮毂回转体。可见，叶片实体的造型是整体叶轮造型的关键。1.1叶片的创建1.1.1叶片造型方法分析叶片的实体造型是整体叶轮造型工作的关键部分，其设计要求较高，曲面特征也较复杂。叶轮的设计图纸提供了叶片截面的点数据，轮毂曲面的旋转曲面点数据，如图2所示。叶片基于Pro/Engineer的曲面造型，通常采用通过截面线的方法。1.1.2建立叶片空间截面列表曲线点坐标根据获得的截面列表曲线坐标点，定义叶片的包覆曲线和轮毂曲线(图3)。分别完善叶片的顶部曲面、底部曲面、叶片前后方曲面后，初步形成叶片雏形，隐藏坐标系以及空间截面点坐标后，形成叶片实体建模(图4)。-全文完-