3創（chuàng）建葉片三維模型
 
      3.1葉片數據的獲取方法
 
      汽輪機葉片數據的獲取主要有兩種方（fāng）法:一種是通過逆向工程;一種是通過理論計算。逆向工程是把原型（xíng）的幾何尺寸通過各種測量（liàng）方法(如:三坐標測量機、激光跟蹤儀、三坐標測頭等)轉（zhuǎn）化成數據文件，然後重新建立此零件的CAD模（mó）型的（de）技（jì）術。理論計算是根據流體（tǐ）力學原理計算出的葉型數據。
 
      數據文件提供的是一係列數據點坐標，數據點坐標格式為:“X空格Y空（kōng）格（gé）Z空（kōng）格”，與UG對數據源文件（jiàn）的要求一致。這樣才可以根據曲麵的連續、光滑性要求，在（zài）UG的自由（yóu）曲麵模塊中，由葉片的離散數據（jù）點擬合生成光滑、準確的閉合曲線，從而再通過這些（xiē）曲線生成（chéng）葉片曲麵。
 
      3.2葉（yè）片數據的平（píng）滑處理
 
      本文以某汽輪機葉片製造企業提供的一隻汽輪機（jī）靜葉片造型為例。如圖2所示，該葉片某截麵包（bāo）含有各截麵型線的葉盆、葉背型值點（diǎn）參數，其中，(X_S，Y_S)為該截麵（miàn）背弧曲（qǔ）線上（shàng）的型值點坐標值，(X_P，Y_P)為（wéi）盆弧曲線（xiàn）上的型值點坐標。無論是盆弧還是背弧均給（gěi）出了51個型值點。
 
      本文數據通過逆向工程獲得，測量時（shí）由於人為因素或其他因素(測量儀器本身的誤差)，導致測量值與實際（jì）值存在一定的誤差。對測量（liàng）值進行（háng）平滑（huá）處理，目的就是使得測量（liàng）值與實際值之間的誤差減小（xiǎo）。在多軸加工中，曲麵的光順性及曲麵間的光滑連接特性對生成多軸數控加工程序的質量影（yǐng）響很大，這就對葉片型麵的幾何建（jiàn）模提（tí）出了更高的要求。葉（yè）片型麵的高質量（liàng）幾何建模（mó），首先是指型麵在各截麵型線方向（xiàng）上要保持光順。其次，在葉片徑向上曲麵也要求同樣保持光順。將圖2中測量值導入Matlab軟件，通過CFTOOL工具和Smooth函數對測量值進行平（píng）滑處理。處理後數據如圖3所示（shì）。通過對葉（yè）片（piàn）截麵型（xíng）線型值點進行平滑處理，使得葉片截麵型線比處理（lǐ）前更平滑更接近葉片實際截麵型線。將處理後的（de）數據輸出（chū）並保存為．dat文件。為（wéi）下一步UG建立汽輪機葉片三維模型做準（zhǔn）備（bèi）。

      3.3汽輪機葉片三維實體造型
 
      汽輪機葉片一般由葉根、葉身和葉冠三部分構成。葉根和葉冠的形狀相對規則，可以直接通過草繪截麵，拉伸為實體。再在實體造型的基礎上進行打（dǎ）孔、開槽、倒（dǎo）圓、倒角等（děng）操作即可得到（dào）實體模（mó）型。而葉身部（bù）分是汽流通道，形狀比較（jiào）複雜。葉（yè）身的橫截麵稱為（wéi）型麵（miàn），組成型麵的（de）周線（xiàn）稱為型線。葉片的葉身就是由這些型線擬合而成的光滑複雜曲麵（miàn）。

        (1)數據導入
 
      將Matlab軟件平滑處理後的數據．dat文件導（dǎo）入 UG中（zhōng）。導入方法:點擊UG中的樣條曲（qǔ）線按鈕，出現根據極點、通過點、擬合、垂直於平麵4個提示選項。選擇（zé）“通過點”，然後點擊選項“文件中的（de）點”，選取數據（jù）．dat文件即可建（jiàn）立樣條曲（qǔ）線。
 
      (2)草圖編輯
 
      對建立的樣條曲線進行草圖編輯。圖4為草（cǎo）圖編輯後葉片（piàn）截麵型（xíng）線。

  
      (4)葉身生成
 
      葉片葉身采用多截麵導動的方法來生成，如圖6所示。
 
      4汽（qì）輪機葉片數控加（jiā）工自動編程
 
      (1)葉片的加工工藝分析
 
      葉片的毛坯一（yī）般是鑄造或精鍛而成，留出一定的加工餘量。當葉片尺寸比較小的時候也可以直接用方坯料開始（shǐ）加工。葉型曲（qǔ）麵的加工常用（yòng）沿著葉片
軸線加工和沿截麵型（xíng）線加工兩種加工方案。由於沿葉片軸線加（jiā）工出來的汽道表麵質量較差，本文采用沿截麵型線加工的方法。
 
      由於葉型是光滑連續的（de）曲麵，所以（yǐ）用（yòng）一刀成形（xíng）的方法，生成沿型（xíng）線連續的刀具軌跡，並一次加工完成。
 
      用五（wǔ）軸聯動數控機床加工葉型曲麵的主要工藝過程為 :①粗加（jiā）工:這個（gè）過程的主要目的是去除多餘的毛坯料，加工出（chū）葉型曲麵的（de）大體輪廓。②半精加（jiā）工（gōng）:這個過（guò）程要加（jiā）工出葉型曲麵的基本（běn）形（xíng）狀，並留出少量的加工餘量，為精加工做準備。③精加工: 這個過程要加工出葉型的整個型麵，過程和半精加工類似，但需要取較（jiào）小的行距和表麵允差（chà），以提高表麵的（de）加（jiā）工質量。
 
      (2)UG/CAM基本（běn）設置 
 
      首先確認工作坐標係原點然後進入加工模塊進行相關設（shè）置:設置安全高度;設置幾何體包（bāo）括指定部件和指定毛坯;設（shè）置加工公差;創建刀具。
 
      刀具選擇。加工葉片的（de）整個過（guò）程要用到3種刀:端銑刀(粗加工用)、球頭銑刀(半精加工和精加工用)和球頭錐銑刀(清根用)。
 
      加工方式的選（xuǎn）擇。在UG/CAM中為每個工序選擇合適（shì）的加工方式，其中半（bàn）精（jīng）加（jiā）工和精加工的加工方式相同。
 
      刀具（jù）軌（guǐ）跡的生成。在UG/CAM中，選擇合適的加工方式、加工對象和走刀方式等（děng）後，再設置好切削行距、步長（zhǎng）、表麵允差、進給率等加工參數，即可以執（zhí）行［Genemte］命令生成刀（dāo）具加工軌跡。
 
      加工過程仿真。UG/CAM中集成了（le）加工仿真的功能，可以（yǐ）對生成的刀具軌跡進行加工仿真，動態的模（mó）擬刀（dāo）具切除材料的（de）加工過程，並且可以儲存加工仿真後的毛坯留待下一道工序（xù）使（shǐ）用。在UG環境下（xià），通過（guò）加工仿真對刀具軌跡進行仿真和驗證。
 
      刀位文件生成及後置處（chù）理。在UG/CAM中生成了刀具軌跡並進行了加（jiā）工仿真和幹涉校驗後，可以將（jiāng）加工數據和信息輸出成為刀（dāo）位源文件（jiàn）(CLSF)。刀位源文件(CLSFF)主要包括刀（dāo）具信息、加工坐標（biāo）係信息、刀具（jù）位置和姿態信息以及（jí）各（gè）種加工輔助命令（lìng）信息等。單擊“操作”中的“後置處理”可（kě）以生成葉（yè）片加（jiā）工的NC代碼。
  
      5結語
 
      在UG環境下，結合Matlab軟（ruǎn）件強大的數據處理功能，對葉片的精確造型進行分析。在UG中進行葉（yè）片的三維造（zào）型，進行加（jiā）工、刀具軌跡（jì）編程和加工（gōng）仿真，使汽輪機葉（yè）片的設計和加工編程基於（yú）同一個CAD/CAM環境下。這就實現了產品設計（jì）和製造（zào）過（guò）程信息模型的無縫連接，大大減（jiǎn）小了編（biān）程出（chū）錯概率，提高了編程效率和可靠性。