典型零件叶片的仿真加工

 

随着科技的迅速发展，在机械制造中，像叶片这样的复杂曲面构件的加工量与日俱增，在实际产品设计与制造中，常常会遇到这样的自由曲面。这些曲面不能用明确的数学表达式表示，在图样上往往只给出一些离散信息。本文应用CATIA对叶片进行建模，得到一个理想的三维叶片实体，后用PowerMILL进行进行仿真和加工。

　　一、 叶片的建模

　　对一个风扇的叶片进行实际的测绘，根据测绘的结果应用CATIA对风扇进行三维实体建模。为了保证后续的加工工作能顺利地进行，保证CATIA建模的质量是十分重要的环节。如果在造型过程中，叶片的曲面曲率不连续，出现了尖点，在加工过程中就会出现掉刀或跳刀的现象，影响叶片表面的加工精度。如果在叶片造型中，叶片曲面的曲率变化剧烈，就会产生急剧变化的刀具轨迹，加大刀具对工件的冲击，也会降低叶片表面的加工质量。下面是叶片建模的基本过程。

　　首先建立叶片中间的圆盘部分，在YOZ平面建立草图，如图1。然后以图1草图为母线，绕Z轴进行旋转，使其成为一个圆柱形的实体，如图2。再应用样条曲线对叶片的进气边和排气边进行描述，用三个样条曲线的控制点控制样条曲线的曲率，如图3和图4。叶片的两条边建立完后，以叶片的一点和基本平面为参考，建立参考平面。在参考平面上作第三条参考边，如图5。通过这三条曲线建立一个曲面，并对此曲面加厚，如图6。再进行倒角修整，如图7。对此建立好的叶片，进行3个120°的阵列，如图8。对叶片的根部进行倒角，避免出现应力集中点，如图9。此时得到的叶片表面最大法曲率为0.875，如图10。