基于UG的整体叶轮五轴高速切削CAD/CAM+NC代码+DAT文件(3)
1.2 课题意义
在制造业中，传统的整体叶轮加工方法是通过采用不同的毛坯，分别对叶
片与轮毅进行加工成形，然后将叶片分别焊接在轮毅上。这种方法不仅浪费生
产周期和生产成本，而且整体叶轮的各种性能参数均难以得到保证。因此，将
高速铣削技术、五轴数控机床以及CAM技术进行综合，来提高整体叶轮的加工
质量和效率是现代制造业发展的必然。其中，高速铣削技术以其铣削时产生的
热量小、铣削力小及零件变形小的优势，广泛地被用于金属零部件的制造。五
轴数控加工技术可以解决复杂曲面零件在加工表面质量和加工效率中的瓶颈问
题。CAM技术能够缩短产品的制造周期，提高产品的质量。因此通过研究整体
叶轮的五轴高速铣削加工工艺方案，能够大幅度地提高复杂曲面类零件的制造
水平。
本课题针对整体叶轮的特点，通过结合五轴高速铣削加工技术，并对整体叶
轮在数控加工过程中容易发生变形和干涉的关键坐标点进行了相关分析，同时
对整体叶轮的CAM编程以及后置处理均进行了有关研究。首先在三文设计软件
UG的环境下，对整体叶轮的叶片与轮毅分别进行了三文建模，着重分析了叶片
曲面的建模方法，为后续的五轴高速铣削加工做好准备工作。然后对五轴数控
高速铣削加工技术进行了深入地分析，选择适合于整体叶轮的五轴高速铣削加
工工艺，如毛坯的材料、加工的刀具、加工的夹具、加工的对刀点与换刀点等
诸多方面，从而规划出整体叶轮五轴高速铣削加工的工艺方案。然后在UG的CAM功能模块下对整体叶轮的流道面和叶片曲面分别进行CAM编程，同时在UG中对整体叶轮的加工过程进行了反复地仿真验证，另外对实际数控加工中的后置处理进行了一定的分析，为整体叶轮的实际数控加工奠定了良好的基础。
3整体叶轮实体造型
3.1 概述
本文中整体叶轮的建模将采用三文设计软件UG来完成。UG (UnigraphicsNX)是Siemens PLM Software公司出品的一个工程产品解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了良好的数字化造型和验证手段:，同时，UG针对用户在虚拟产品设计和工艺设计中的需求，提供了经过实践验证可行的解决方案。另外，UG为那些培养产品创造性和产品技术革新的工业设计提供了强有力的解决方案。利用UG建模，使工业设计师能够从中迅速地建立和改进复杂的产品形状，并且通过使用先进的渲染和可视化技术工具来最大限度地满足设计概念的审美需求。在产品设计方面，UG包括了世界上最广泛、最强大的产品设计功能应用模块。UG具有处理复杂机械设计和高性能的制图工具，为制造和设计提供了灵活性以及高性能，从而来满足客户对设计任何复杂产品的需要。UG能够优于其他通用类设计工具软件，是因为其具有专业的饭金模块、管路和线路设计系统、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序模块。
建立整体叶轮的实体模型是五轴高速铣削加工的基础，同时这个建模的过程在产品的生命周期中处于核心的地位。然而建立整体叶轮实体模型的关键在于其叶片的曲面造型，叶片的曲面形状可以直接影响到空气动力学性能在透平机械设备的中是否体现良好。同时，不管是液体以及气体在整体叶轮内部都有着十分复杂的流动情况，因此整体叶轮叶片曲面的形状设计直接涉及到了多个学科的综合运用，如流体力学、机械原理、空气动力学等一系列综合学科。而叶片的形状又能直接决定整体叶轮在发动机，汽轮机等大型流体机械中整机工作效率、整机运转状况、整机工作周期等关键性能参数。因此，整体叶轮此类薄壁件的模型设计一直在研究流体机械领域中占有极其重要的地位。