1 引言

　　三元流技術(shù)由于其功效高、單級(jí)壓比高、流量大等優(yōu)點(diǎn)，目前在我公司高速離心風(fēng)機(jī)中得到廣泛應(yīng)用，該技術(shù)的應(yīng)用大大提高了風(fēng)機(jī)的綜合性能。我公司已有一整套完備的三元流葉輪數(shù)控加工技術(shù)，下面就如何運(yùn)用NX軟件進(jìn)行三元流葉片壓型模數(shù)控編程作以探討。

2 三元流葉片建模

　　三元流葉片型面分為直紋面與自由曲面，直紋面是在兩條曲線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間以直線連接而構(gòu)造的，其造型比較方便，本文僅以造型較為復(fù)雜的自由曲面三元流葉片的建模方法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

　　2.1 建模坐標(biāo)系WCS的確定

　　建模坐標(biāo)系是一切圖形的原始基準(zhǔn)，選擇合適的坐標(biāo)系可減少建模的復(fù)雜程度。葉片型面是由若干等Z剖面上的離散點(diǎn)所組成，葉片三維造型時(shí)，坐標(biāo)系的建立應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)提供的葉型數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)確定。但由于種種原因，我公司產(chǎn)品圖紙給出的坐標(biāo)系與我們習(xí)慣的右手坐標(biāo)系有時(shí)會(huì)有所不同。為利于后續(xù)的造型、編程等操作，應(yīng)將圖紙坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成右手坐標(biāo)系。

　　2.2 葉片造型與分析

　　考慮到自由曲面三元葉片的曲面特征以及便于后期編輯，其造型應(yīng)運(yùn)用Free Form Feature中的Through Curves Mesh功能，通過曲線生成參數(shù)化的曲面。但是設(shè)計(jì)圖紙所提供數(shù)據(jù)都是等Z的若干組點(diǎn)，而用這些點(diǎn)生成曲線用Through Curves得到的葉片型面很不理想。因此我們應(yīng)該考慮如何運(yùn)用這些原始點(diǎn)，還要以Through Curves Mesh功能來生成。

　　NX軟件的曲面功能是相當(dāng)強(qiáng)大的，在復(fù)雜零件的造型過程中，我們應(yīng)靈活運(yùn)用其各種功能來滿足造型要求。針對(duì)等Z點(diǎn)不是沿葉片型面的U/V方向分布這種情況，先運(yùn)用From Point Cloud功能通過原始點(diǎn)生成非參數(shù)化的葉片型面，再對(duì)其進(jìn)行參數(shù)化處理。在型面上生成沿U/V方向分布的截面線，用Smooth功能對(duì)這些U、V線在設(shè)計(jì)允許的公差內(nèi)進(jìn)行光順處理，必要時(shí)去除壞點(diǎn)，從而保證葉片型面曲率變化均勻，光滑連續(xù)，確保葉輪使用時(shí)氣流通暢，避免喘振。通過這些光順過的曲線用Through Curves Mesh功能生成參數(shù)化的葉片型面。

　　葉片型面的檢查主要有兩方面，首先運(yùn)用NX偏差分析功能檢查原始數(shù)據(jù)點(diǎn)與型面偏離情況，如高出設(shè)計(jì)要求，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)修整；其次，用反射分析功能檢查型面的光順程度，對(duì)于光順性差的型面在公差范圍內(nèi)適度調(diào)整以獲得較光順的型面。綜合運(yùn)用上述方法完全滿足了葉片的造型要求，得到高質(zhì)量的葉片型面。

3 數(shù)控程序編制

　　NX的數(shù)控加工模塊可以進(jìn)行交互式編程和后處理，生成精確刀具軌跡的方法，程序員通過Verify中二維、三維仿真來觀察刀具運(yùn)動(dòng)軌跡，最終生成的CLSF刀位源文件經(jīng)過后置處理后，即可生成直接用于生產(chǎn)的數(shù)控加工程序。

　　3.1 數(shù)控加工坐標(biāo)系MCS的確定

　　NX軟件的數(shù)控加工坐標(biāo)系MCS設(shè)定功能非常靈活方便。在編程時(shí)，為方便壓型模具裝夾及加工找正，坐標(biāo)軸的方向應(yīng)與機(jī)床坐標(biāo)系一致。對(duì)于壓型模具，要考慮到壓型過程中葉片的平穩(wěn)性。設(shè)計(jì)給出的葉片數(shù)據(jù)是葉片的工作位置，因此需對(duì)其進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)、平移。根據(jù)葉片型面扭曲程度，利用NX中Create Centroid Axes功能，創(chuàng)建葉片的重心點(diǎn)及重心軸，建立與重心軸方向一致的WCS1，利用NX中transform功能，將葉片在原來的造型坐標(biāo)系及WCS1中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終使壓型模的WCS與葉片重心軸重合，這樣得到的壓型模是葉片壓型的最佳位置。按此坐標(biāo)設(shè)計(jì)壓型模具，并生成加工坐標(biāo)系MCS。

　　3.2 型面數(shù)控加工刀具軌跡的生成

　　壓型模具不僅有較高尺寸精度要求，為有利于葉片在工作中氣流的順利通過，要求刀紋方向與氣流方向應(yīng)一致。經(jīng)分析采用NX固定軸曲面輪廓銑(Contour Milling)，驅(qū)動(dòng)方式采用曲面區(qū)域驅(qū)動(dòng)(Surface Area)。選擇好刀具、驅(qū)動(dòng)面、加工幾何、切削參數(shù)后生成刀具軌跡。使用刀具軌跡可視化仿真Visualization檢驗(yàn)刀軌，檢查在三軸聯(lián)動(dòng)過程中，刀具是否與工件、夾具發(fā)生干涉。

　　3.3 后置處理生成NC程序

　　使用加工應(yīng)用模塊生成加工零件的刀具軌跡文件CLSF，不能直接用于數(shù)控機(jī)床，需經(jīng)過后處理，從而生成機(jī)床能夠識(shí)別的NC代碼。NX提供了一個(gè)功能相當(dāng)完備的后處理器UCPOST，可以使用POST Builder的交互式圖形窗口創(chuàng)建后處理，生成后處理所需要的所有文件。經(jīng)過驗(yàn)證后便可應(yīng)用于后置處理器中。將前面生成的刀軌通過后置處理器便可生成用于機(jī)床的NC代碼了。

4 結(jié)語

　　影響三元流葉片型面精度主要有以下三個(gè)方面：壓型模設(shè)計(jì)、制造精度及葉片壓型工藝，其中壓型模具制造精度是最重要的環(huán)節(jié)。利用NX軟件進(jìn)行三元流葉片壓型模型面的造型及數(shù)控程序的編制，有效提高了型面的制造精度。該種方法利用行業(yè)領(lǐng)先的NX軟件，整個(gè)造型、編程過程非常直觀，易于模具型面質(zhì)量的控制，值得推廣應(yīng)用。