葉輪的精密幾何實體造型是葉輪加工的必要前提，隨著對發(fā)動機(jī)性能要求的提高，轉(zhuǎn)子的形狀更趨復(fù)雜，研究整體轉(zhuǎn)子的三維CAD造型越來越重要．轉(zhuǎn)子葉片數(shù)據(jù)的獲取主要有兩種方法，一種是通過逆向下程獲取數(shù)據(jù)點，一種是通過理淪計算獲取數(shù)據(jù)點。逆向工程是把原型的幾何尺寸通過各種測量方法(如：三坐標(biāo)測量機(jī)、激光跟蹤儀、三坐標(biāo)測頭等)轉(zhuǎn)化成一個數(shù)據(jù)文件，然后重新建立此零件的CAD模型的。重建零件的過程為：通過每一個截面內(nèi)的型值點采用i次樣條曲線進(jìn)行插值計算，然后進(jìn)行光順處理。對于拐點較多的曲線進(jìn)行光順時，可用最小能量法。光順的標(biāo)準(zhǔn)是只保持時型有規(guī)律的拐點，去除其它多余的拐點，對葉型線曲率變化率未作規(guī)定。這種方法可以降低設(shè)計零件的周期，但是加jrm的零件性能并不能高于原型。理論計算足根據(jù)流體力學(xué)原理計算出來的葉片的葉型數(shù)據(jù)。
葉片的模型建立
創(chuàng)建了UG支持的數(shù)據(jù)文件后，打開UG系統(tǒng)，建立一個新的part文件，進(jìn)入建模狀態(tài)。
1.葉片，的樣條曲線的創(chuàng)建
從菜單欄中選擇命令，系統(tǒng)彈出對話框，選擇曲線里的樣條，把已生成的dat格式文件導(dǎo)入，系統(tǒng)將按照數(shù)據(jù)繪制封閉的樣條曲線。如圖1。
從菜單欄中選擇插入命令里的網(wǎng)絡(luò)曲面選項。系統(tǒng)將彈出對話框，分別選取已建的樣條曲線串，注意統(tǒng)一起始元素。如圖2：
(1)繪制輪轂的截面
在建模方式下的草圖里，繪制輪轂的截面。建立回轉(zhuǎn)軸線。
(2)建立輪轂回轉(zhuǎn)體
在菜單欄中選擇命令，選擇同轉(zhuǎn)讓截面繞回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)一周，建立輪轂回轉(zhuǎn)體，如圖4輪轂。
把單個葉片加載到輪轂后行成單個葉片的轉(zhuǎn)子如圖5。
本章是基于UG的自由曲面造型功能，進(jìn)行轉(zhuǎn)子的三維實體建模。先把葉片原始的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行處理，建立葉片型面的樣條曲線，構(gòu)造葉片空間型面，更加精確的反映出葉片的曲面形狀，有利于葉片的實際加工。
葉輪加工應(yīng)當(dāng)使用5坐標(biāo)數(shù)控加中心完成111。5坐標(biāo)是指在3個平動坐標(biāo)軸基礎(chǔ)上增加2個轉(zhuǎn)動坐標(biāo)軸(A，B或A，C或B，C)且5個軸可以聯(lián)動。由于具有2個轉(zhuǎn)動軸，導(dǎo)致5坐標(biāo)機(jī)床有很多種運(yùn)動軸配置方案。當(dāng)建模完成后在UG軟件中的加工模塊，可以自動產(chǎn)生數(shù)控機(jī)床能接受的數(shù)控加T指令。傳統(tǒng)的葉輪加工方法是葉片與輪廓采用不同的毛坯，分別加T成形后將葉片焊接在輪廓上。此方法不僅費(fèi)時費(fèi)力，且葉輪的各種性能難以保證。
UG系統(tǒng)自帶有三種類型的五軸機(jī)床，本論文選用其中的回轉(zhuǎn)／擺動型機(jī)床進(jìn)行虛擬仿真加工說明，擺頭旋轉(zhuǎn)軸是B軸，轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)軸是C軸。通過機(jī)床導(dǎo)航器調(diào)入機(jī)床組件和刀具組件，葉輪零件安放在轉(zhuǎn)臺上面即可進(jìn)行加工仿真。葉輪用5坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床加T，由于葉片的扭曲很大，流道比較窄，刀具在葉片上及流道內(nèi)要合理擺動，才能防止葉輪過切，并得到光順的刀紋。從圖6葉輪的三維模型可以看到，加丁葉片重霍的底面時，刀具軸必須在兩個相鄰葉片之間擺動，不能與葉片相碰，也就是說，葉片是流道加工的邊界條件。UG中提出了一種刀具軸迭代方式一插補(bǔ)刀具軸(Interpolated M Axis)，這種方式可以通過在指定的點定義矢量方向來控制刀具軸，從而生產(chǎn)出完整高質(zhì)量的葉輪。
根據(jù)葉片型面特征，依刀具與曲面接觸的方式分類，五坐標(biāo)數(shù)控銑削加工葉片型面可分為"線接觸"(側(cè)刃銑)和"點接觸"兩類成形方式。但對于側(cè)刃銑來說刀具的整個側(cè)邊與葉片相接觸，對薄葉片加工時的回彈影響大。所以側(cè)銑加工該類葉片只是近似的加工方法。對于點接觸，這種方法有一些不可避免的缺點：對于彎曲程度較厲害的葉片，由于葉片空間距離較近，加工過程中與相鄰葉片間的干涉很難避免；但"點加工"要比"線加工"在加工薄葉片時產(chǎn)生的回彈小，故在加T邊圓角時，采用的是"點加工"方式。所以在葉輪的整體加工中加工方式是采用"點加工"與"線加工"相結(jié)合。
結(jié)束語
實踐表明，采用CAD／CAM技術(shù)，應(yīng)用五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床，針對葉輪零件的結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行轉(zhuǎn)子的三維實體建模，有利于更形象的對所設(shè)計的工件直觀觀察，大大減少了實際生產(chǎn)加工中的浪費(fèi)，縮減了設(shè)計周期，降低了生產(chǎn)成本。
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