典型零件葉片的仿真加工

隨著科技的迅速發(fā)展，在機(jī)械制造中，像葉片這樣的復(fù)雜曲面構(gòu)件的加工量與日俱增，在實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造中，常常會(huì)遇到這樣的自由曲面。這些曲面不能用明確的數(shù)學(xué)表達(dá)式表示，在圖樣上往往只給出一些離散信息。本文應(yīng)用CATIA對(duì)葉片進(jìn)行建模，得到一個(gè)理想的三維葉片實(shí)體，后用PowerMILL進(jìn)行進(jìn)行仿真和加工。

　　一、 葉片的建模

　　對(duì)一個(gè)風(fēng)扇的葉片進(jìn)行實(shí)際的測(cè)繪，根據(jù)測(cè)繪的結(jié)果應(yīng)用CATIA對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行三維實(shí)體建模。為了保證后續(xù)的加工工作能順利地進(jìn)行，保證CATIA建模的質(zhì)量是十分重要的環(huán)節(jié)。如果在造型過程中，葉片的曲面曲率不連續(xù)，出現(xiàn)了尖點(diǎn)，在加工過程中就會(huì)出現(xiàn)掉刀或跳刀的現(xiàn)象，影響葉片表面的加工精度。如果在葉片造型中，葉片曲面的曲率變化劇烈，就會(huì)產(chǎn)生急劇變化的刀具軌跡，加大刀具對(duì)工件的沖擊，也會(huì)降低葉片表面的加工質(zhì)量。下面是葉片建模的基本過程。

　　首先建立葉片中間的圓盤部分，在YOZ平面建立草圖，如圖1。然后以圖1草圖為母線，繞Z軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使其成為一個(gè)圓柱形的實(shí)體，如圖2。再應(yīng)用樣條曲線對(duì)葉片的進(jìn)氣邊和排氣邊進(jìn)行描述，用三個(gè)樣條曲線的控制點(diǎn)控制樣條曲線的曲率，如圖3和圖4。葉片的兩條邊建立完后，以葉片的一點(diǎn)和基本平面為參考，建立參考平面。在參考平面上作第三條參考邊，如圖5。通過這三條曲線建立一個(gè)曲面，并對(duì)此曲面加厚，如圖6。再進(jìn)行倒角修整，如圖7。對(duì)此建立好的葉片，進(jìn)行3個(gè)120°的陣列，如圖8。對(duì)葉片的根部進(jìn)行倒角，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中點(diǎn)，如圖9。此時(shí)得到的葉片表面最大法曲率為0.875，如圖10。