基于ProE的发动机叶片造型及原型制作研究.pdf

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1、第1期（总第125期）机械管理开发2012年2月No.1（SUMNo.125）MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTFeb.2012基于Pro/E的发动机叶片造型及原型制作研究112王惠明，房广铎，张昌明（1.汉川机床（集团）有限责任公司；2.陕西理工学院；陕西汉中723003）摘要：叶片是航空发动机的重要部件之一,其型面复杂、质量要求高。以生产发动机叶片用的立体结构点坐标数据和二维工程图，使用Pro/E三维设计软件的曲线曲面构建功能，设计出造型发动机叶片模型；并使用Pro/E进行模具设计,最后使用快速原型

2、机制作出其快速原型件。其流程为:创建叶片的三维实体—利用实体创建模具型腔—使用快速原型机制作出快速原型件。关键词：叶片；坐标数据；模具设计；快速原型+中图分类号：U464.331.3文献标识码：A文章编号：1003-773X（2012）01-0045-020引言钛合金叶片是航空发动机的重要部件,性能要求很高,在工作中起着能量转换的作用,质量好坏直接影响到发动机的工作效率和运行可靠性，因此，在发动机叶片的设计阶段，应严格按照所给的空间点坐标及二维工程图来建构其模型。图2第1截面图1叶片造型1.1叶片结构简介本文最终要建构的叶片三维模型如图

3、1所示。可以看出叶片形状复杂，从外观上看是由简单的片状结构构成，但叶片实际上是由多向空间三维扭转曲面组成的螺旋体[1，2]。1.2叶片造型过程图3所有截面图1）叶身绘制：通过所2）安装板及榫头绘制：通过简单的拉伸,创建叶给的二维工程图，叶片有片安装板、榫头等组件,然后对成形零件进行倒角,得9个截面图需要绘制，首到最终叶片零件实体图，如图1所示。先绘制截面1截面图，根据所给空间结构坐标点，绘制出第1个界面，如图2所示。根据所给其余的空间点坐标绘制出其余的界图1叶片三维模型面，如图3所示。在各个型面截面绘制完成后，需构建叶身曲面，在构建叶身

4、曲面时，应保证叶身曲面的光滑度，因为叶身的光滑度是叶片造型精度的一个重要衡量标准。使用Pro/E软件的边界混合工具，依次点选各个截面进行边图4绘制基准曲线图图5曲面合并并实体化界混合。为了混合成功，须创建第二方向，以限制混合2模具设计[3，4]后曲面形状。因而采用基准点工具依次依边界线两端将绘制好的发动机叶片导入Pro/E中，使用其模具圆弧中点为基准创建基准点并以基准曲线连接，构成设计功能，设计叶片的锻压模具。创建模具型腔，进入基准曲线，作为第二方向的限制来控制曲面造型的方模具造型模块，将参照模型，即发动机叶片的实体图导向，促使造型后的

5、曲面是理想而光滑的，如图4所示。入该模块中，采用缺省约束将其完全约束，并创建工再进行曲面构建及实体化，得到如图5所示。件，如图6所示。收稿日期：2011-07-26；修回日期：2011-10-03作者简介：王惠明（1962-），男，陕西汉中人，工程师，从事数控机床相关技术研究及培训工作。·45·第1期（总第125期）机械管理开发2012年2月打印设置界面，进行快速原型打印，得到的快速原型见如图9所示。图6模具工件创建分型面，并分割模具，设计出叶片上、下模具，如图7所示。图9叶片快速原型件4结论以航空发动机的重要部件叶片为研究对象，由于其

6、型面复杂、质量要求高。本文借助某企业发动机叶片用的立体结构点坐标数据和二维工程图，使用Pro/E三维设计软件的曲线曲面构建功能，设计出造型发动机叶片模型，并使用Pro/E进行模具设计,最后使用快速原型机制作出其快速原型件。其流程为:创建叶片图7叶片的上下模的三维实体—利用实体创建模具型腔—使用快速原3快速原型制作型机制作出快速原型件。该方法大大缩短了产品在开发阶段阶段的周期，并降低了产品预开发成本，通过原型件可以对未来产品从宏观上予以预评估，减小了产品开发失败风险。参考文献[1]刘艳.叶片制造技术[M].北京:科学出版社，2002:19

7、-24.[2]刘兴.数控加工中的工艺分析[J].闽西职业大学学报，2002(l)：88-89.[3]李志永.发动机叶片电解加工计算机辅助阴极设计系统关图8叶片快速原型打印设置键技术研究[D].南京:南京航空航天大学研究生论文,将构建好的叶片文件转化成STL格式，使用美国2004：56-60.[4]SusanXLi，RobertBJeard.5一axismachiningofscultured生产的BST768快速原型机对叶片进行快速原型制surfaceswithaflat一endcutter[J].ComputerAided盧造。将ST

8、L文件调入快速原型分析软件CatalystEXDesign.1994，26(3):165-178.中，设置每层打印厚度为0.254，模型制作采用实心打印，支撑材料采用空心打印方式，如图8所示快速原型Rese