[发明专利]建立辊轧叶片工艺模型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建模方法，特别是涉及一种建立辊轧叶片工艺模型的方法。

背景技术

叶片辊轧精确成形技术是一种先进的叶片加工方法，以其生产效率高，尺寸精度高，组织性能好等优点，已成为航空发动机小叶片的重要加工方法。辊轧模具型腔是影响辊轧叶片精度的最重要因素，辊轧模具型腔的建立是基于辊轧工艺模型，因此辊轧叶片工艺建模方法的合理性至关重要。

文献“授权公告号是CN102110180B的中国发明专利”公开了一种叶片辊轧模具进、排气边缘型面的设计方法。该方法基于三维计算机辅助设计软件对给定叶片辊轧模具截面样条曲线进行前后橼头延伸和光顺，生成溢料边截面。该方法未提及工艺模型设计、仅对模腔截面线进行设计，不同截面线之间关系与空间定位未详细说明，模具型腔建模过程以及中间转换过程未知。在叶片辊轧模具型腔设计过程中亟需一个工艺模型衔接叶片型面到模具型腔型面的转换，因此，提出合理的辊轧叶片工艺模型建模方法，对辊轧模具型腔设计具有重要的辅助意义。

发明内容

为了克服现有方法叶片辊轧模具设计精度低的不足，本发明提供一种建立辊轧叶片工艺模型的方法。该方法基于UG三维建模平台和二次开发平台，进行叶片进、排气边和叶尖、跟的工艺补偿方面的设计，并建立工艺模型基准，最终获得辊轧叶片工艺模型。进、排气边型面工艺添加应衔接光顺并呈瓶颈状，防止叶片出现高低起伏的波纹甚至龟裂，保证挤压过程中组织均匀防止出现缺肉。叶尖、跟工艺添加应光顺弯扭渐变均匀，使辊轧过程咬入、出变化平稳。工艺模型基准为辊轧成型和叶片测量建立定位基准，提高了叶片辊轧模具设计精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种建立辊轧叶片工艺模型的方法，其特点是采用以下步骤：

步骤1：启动三维建模软件UG NX7.0，进入建模模块并导入压气机叶片模型3。

步骤2：将压气机叶片模型3叶尖截面线沿着叶身反方向延拓截面线内切圆最大直径的一半即Cmax/2，形成衔接叶尖工艺过渡2；将压气机叶片模型3叶根截面线沿着叶身反方向延拓截面线内切圆最大直径的一半即Cmax/2，形成衔接叶根工艺过渡4。

步骤3：提取叶尖工艺过渡2尖端截面线，将其沿着叶身反方向偏移，通过偏置的截面线组，使用通过曲线组命令建立实体，建立叶尖工艺补偿1。

步骤4：提取叶根工艺过渡4末端截面线，将其沿着叶身反方向偏移，通过偏置的截面线组，使用通过曲线组命令建立实体，建立叶根工艺补偿5。

步骤5：使用布尔和运算将压气机叶片模型叶片模型3与叶尖工艺过渡2、叶尖工艺补偿1、叶根工艺过渡4和叶根工艺补偿5合并，并对模型衔接处进行光顺处理，形成B-样条曲面。

步骤6：根据叶片设计允许容差δ，设定截面线间距；根据允许容差δ沿着叶根到叶尖方向顺次建立叶片截面线组6。

步骤7：使用点集命令对每一个截面线进行点离散，点的数目应保证前后缘附近点的个数超过20个。通过UG二次开发获得圆拟合命令，使用圆拟合命令获取后缘曲线和点7；使用圆拟合命令获取前缘曲线和点9。剩余的点位叶盆叶背曲线点，使用B-样条曲线进行拟合获得叶背曲线和点8；使用B-样条曲线进行拟合获得叶盆曲线和点10。

步骤8：通过UG二次开发获得内切圆迭代程序，使用内切圆迭代程序建立叶盆叶背曲线的内切圆，使圆的直径最大，并定义叶片该截面厚度Cmax。

步骤9：在叶片该截面厚度Cmax两侧，分别间隔叶片该截面厚度Cmax建立叶盆叶背曲线的内切圆14，且保证在前后缘处拟合的圆直径与步骤7中对应相等。

步骤10：使用B-样条曲线顺次通过各个圆心，建立中弧线12。将中弧线两端各延伸Cmax。

步骤11：以前后缘处相邻三个圆半径建立等差数列，获得在延伸后的中弧线端点处圆半径并建立圆。将叶盆叶背曲线进行延伸并与建立的圆相切。

步骤12：将延伸后的叶背曲线两个端点沿着截面线水平方向延伸，形成工艺模型叶背曲线11；将延伸后的叶盆曲线两个端点沿着截面线水平方向延伸，形成工艺模型叶盆曲线13。连接工艺模型叶背曲线11与工艺模型叶盆曲线13两端点，形成闭合的工艺模型截面线。

步骤13：使用通过曲线组命令通过封闭的工艺模型截面线组建立实体。衔接处进行光顺处理，形成B-样条曲面，获得叶片工艺模型叶身15。

步骤14：提取叶根添加末端截面线，使用内切圆迭代程序建立叶盆叶背曲线的内切圆，使圆的直径最大，即Cmax。