一、葉片結構特點

　　葉片材料為30CrMnSiA，經(jīng)熱處理后，其強度相當大，且從零件的結構看，后緣的導圓半徑僅為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渡面的光順程度要求較高，對數(shù)控加工精度提出了很高的要求。

圖1 葉片實體模型

　　根據(jù)筆者的總結，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、實體模型、特征模型，曲面模型適用于數(shù)控加工，實體模型可用于幾何參數(shù)分析，特征模型可用于設計、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，更進一步則是建立實體模型，建立特征模型是生產(chǎn)管理上更高層次的需求。根據(jù)設計提供的截面數(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，造型過程比較復雜，而且其加工精度要求也較高。其設計數(shù)據(jù)是按幾個截面給出的，各個截面為以輪轂軸線為軸線的一組同心圓柱面，數(shù)據(jù)為圓柱面展開平面，沿弦線為水平方向給出。曲面造型過程分為構造展開平面內(nèi)的各段曲線、編輯構造空間截面線、構造曲面以及過渡區(qū)域R面建立等4個步驟。

　　1. 構造平面曲線

　　設計給定的數(shù)據(jù)為各截面的展開平面上的曲線型值，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。在高速旋轉的流場中，對葉片的型面有很高的要求，否則會影響葉片的流體動力性能，故四段曲線在相連接處要求保持連續(xù)，如圖3所示。