基于Min-Max模型的整体叶轮几何造型及五坐标数控加工(6)
计算机辅助设计的根本任务是为产品的开发和生产建立一个全局信息模型，对零件曲面或实体进行造型是零件进行数控加工的前提条件。CAD三文造型技术的发展经历了线框造型、曲面造型、实体造型、参数化造型及变量化造型技术等五个阶段。
早期三文CAD技术是由点、线集合方法构成的线框式系统。线框造型可以生成、修改、处理二文和三文线框几何体。可以生成点、直线、圆、二次曲线、样条曲线等，又可以对这些基本线框元素进行修剪、延伸、分段、连接等处理，生成更复杂的曲线。线框造型的另一种方法是通过三文曲面的处理来进行，即利用曲面与曲面的求交、曲面的等参数线、曲面边界线、曲线在曲面上的投影、曲面在某一方向的分模线等方法来生成复杂曲线。实际上，线框功能是进一步构造曲面和实体模型的基础工具。在复杂的产品设计中，往往是先用线条勾划出基本轮廓，即所谓“控制线”，然后逐步细化，在此基础上构造出曲面和实体模型。线框的数据存储量小，操作灵活，响应速度快。由于线框的形状用棱线表示，只能表达基本的几何信息，因而在使用时有很大局限性。
整体叶轮结构工艺过程分析
在本实例中，需要对整体叶轮的流道、叶片和圆角主要曲面进行加工，如下图所示。
另外，在叶片之间有大量的材料需要去除。为了使叶轮满足气动性的要求，叶片常采用大扭角、根部变圆角的结构，这给叶轮的加工提出了更高的要求。根据本例具体情况下面介绍其加工难点。
(1)加工槽道变窄，叶片相对较长，刚度较低，属于薄壁类零件，加工过程极易变形
(2)槽道最窄处叶片深度超过刀具直径的8倍以上，相邻叶片空间极小，在清角加工时刀具直径较小，刀具容易折断，切削深度的控制也是加工的关键技术。
(3)本设计中的整体叶轮曲面为自由曲面，流道窄，叶片扭曲比较严重，并且有明显的后仰趋势，加工时极易产生干涉，加工难度较大。有些叶轮由于有副叶片，为了避免干涉，要分段加工曲面，因此，保证加工表面的一致性也有困难。
整体叶轮加工技术要求包括尺寸、形状、位置和表面粗糙度等几何方面的要求，也包括机械、物理和化学性能的要求。在对叶轮进行加工前，必须对叶轮毛坯进行探伤检查。叶轮叶片必须具有良好的表面质量。精度一般集中在叶片表面、轮毂的表面和叶根表面。表面粗糙度值应小于Ra0.8μm。截面间的型面平滑过渡。另外叶身的表面纹理力求一致，一致的流水线是最好的纹理表面，但这样又限制了走刀方向，从而在一定程度上限制了加工的刀具轨迹。
整体叶轮在工作中为了防止振动并降低噪声，对整体叶轮对动平衡性的要求很高，因此在加工过程中要综合考虑叶轮的对称问题。在进行UG编程时可利用叶片、流道等关于叶轮旋转轴的对称性的加工表面，可采用对某一元素的加工来完成对相同加工内容不同位置的操作，如本设计就应用了旋转阵列加工的操作。另外，应尽可能减少由于装夹或换刀造成的误差。
2.2整体叶轮三文造型研究
叶轮原始造型数据
（1）叶轮叶片数据的获取方法叶轮叶片数据的获取主要有两种方法
一种是通过逆向工程获取数据点，一种是通过理论计算获取数据点。逆向工程是把原型的几何尺寸通过各种测量方法（如：三坐标测量机、激光跟踪仪、三坐标测头等）转化成一个数据文件，然后重新建立此零件的CAD 模型的技术。重建零件的过程为：通过每一个截面内的型值点采用三次样条曲线进行插值计算，然后进行光顺处理。对于拐点较多的曲线进行光顺时，可用最小能量法。光顺的标准是只保持叶型有规律的拐点，去除其它多余的拐点，对叶型线曲率变化率未作规定。这种方法可以降低设计零件的周期，但是加工出的零件性能并不能高于原型。理论计算是根据流体力学原理计算出来的叶片的叶型数据，本文的原始造型数据就是通过逆向工程获取的数据。
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