一、葉片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　葉片材料為30CrMnSiA，經(jīng)熱處理后，其強(qiáng)度相當(dāng)大，且從零件的結(jié)構(gòu)看，后緣的導(dǎo)圓半徑僅為0.1mm，屬于典型的薄壁件，易產(chǎn)生加工變形，如圖1所示。

　　葉片的曲面部分由7個(gè)截面數(shù)據(jù)確定，各葉片截面之間扭曲比較大，由于在流體中工作，所以曲面的本身和曲面與葉柄之間的過(guò)渡面的光順程度要求較高，對(duì)數(shù)控加工精度提出了很高的要求。

圖1 葉片實(shí)體模型

　　根據(jù)筆者的總結(jié)，葉片的加工工藝流程如圖2所示。

圖2 加工工藝流程

二、葉片的CAD造型

　　根據(jù)不同的需求葉片可以表示為曲面模型、實(shí)體模型、特征模型，曲面模型適用于數(shù)控加工，實(shí)體模型可用于幾何參數(shù)分析，特征模型可用于設(shè)計(jì)、加工、產(chǎn)品管理集成。建立葉片的曲面模型是其在造型最基本的要求，更進(jìn)一步則是建立實(shí)體模型，建立特征模型是生產(chǎn)管理上更高層次的需求。根據(jù)設(shè)計(jì)提供的截面數(shù)據(jù)不同，葉片曲面可以分為直紋面以及自由曲面，其造型方法也有所不同。該葉片屬于自由曲面葉片，造型過(guò)程比較復(fù)雜，而且其加工精度要求也較高。其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是按幾個(gè)截面給出的，各個(gè)截面為以輪轂軸線為軸線的一組同心圓柱面，數(shù)據(jù)為圓柱面展開(kāi)平面，沿弦線為水平方向給出。曲面造型過(guò)程分為構(gòu)造展開(kāi)平面內(nèi)的各段曲線、編輯構(gòu)造空間截面線、構(gòu)造曲面以及過(guò)渡區(qū)域R面建立等4個(gè)步驟。

　　1. 構(gòu)造平面曲線

　　設(shè)計(jì)給定的數(shù)據(jù)為各截面的展開(kāi)平面上的曲線型值，平面線是由葉面曲線、前緣、葉背曲線、后緣四段曲線組成。其中葉面線和葉背線為自由曲線，前緣、后緣為一段圓弧。將給定的數(shù)據(jù)輸入軟件中，采用三階NURBS曲線連成光順的樣條曲線，由于前、后緣處曲線為圓弧，葉面、葉背曲線連接處曲線可能不光順。在高速旋轉(zhuǎn)的流場(chǎng)中，對(duì)葉片的型面有很高的要求，否則會(huì)影響葉片的流體動(dòng)力性能，故四段曲線在相連接處要求保持連續(xù)，如圖3所示。