风扇叶片的cad-capp-cam技术

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1、基于CAXA环境下电风扇叶片CAD/CAPP/CAM技术研究杨汉嵩吴群雄范彩霞陈永方（黄河科技学院工学院，河南郑州450006）[摘要]本文以国产主流软件CAXA作为CAD/CAPP/CAM的软件环境，以复杂的曲面—塑料电风扇叶片为例，对叶片进行设计，注塑模的模具生成，模具的加工工艺设计，模具的加工仿真等工艺过程分析，对复杂曲面的CAD/CAPP/CAM数字化快速化制造技术提供了依据。[关键词]CAXA叶片复杂曲面模具CAD/CAPP/CAM中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：0引言电风扇叶片是电风扇的主要组成部分之一，叶片的曲面现状较为复杂，同时要求叶片质量轻，分布均匀，整个

2、结构的对中性好，因此，对叶片的要求较为严格。一般叶片的材料多选择为无毒，无臭，无味的高结晶的聚合物。而PolypropyleneAW564具有良好的耐热性、化学稳定性、电性能等，是目前所有塑料中最轻的品种之一，因此，是制造叶片常选择的材料之一。由于风扇叶片生产批量较大，而模具成型方式具有生产效率高，产品质量稳定，可节约材料及生产成本等特点，因此塑料叶片都用注塑模生产。传统的模具设计与加工主要是依靠工程技术人员的经验，利用传统的加工方法，模具要经过多次的反复试验后才能投入生产，而且制造出来的模具精度低，设计周期长，成本较高。随着CAD/CAPP/CAM技术的不断发展，叶片的设计与制造技术

3、有了很大的改进。本文利用国产的主流软件CAXA作为CAD/CAPP/CAM的软件环境，对产品进行设计，注塑模生成，模具加工的工艺设计以及仿真加工，准确可靠，实现了CAD/CAPP/CAM的快速化制造技术。1叶片与模具型腔的CAD过程风扇叶片的产品从设计到加工过程的基本流程如图一所示。图一叶片设计与加工过程的基本流程图（1）叶片的建模叶片建模的主要问题是叶片的空间结构现状，对于空间自由曲面，可利用贝恩斯特（Bernstein）基函数。（1）其中：，三次Bezier曲线段表示为（2）利用贝恩斯特基函数，，可构成一张曲面，该曲面为n×m维Bezier曲面。自由曲面的建模就是按照上述原理将曲面

4、进行划分为一系列曲面片，利用连接条件生成整体曲面，再利用CAXA制造工程师或CAXA实体设计软件（以下的设计都是以CAXA制造工程师软件为平台），可以很快的把风扇的三维曲面与实体进行建模（模型如图二所示），建模过程简单、快捷。图二风扇的三维模型(2)模具上下型腔的生成利用曲面与实体造型，根据要求进行设计，设计好的叶片，利用该软件可以进行模具的自动生产，在生成模具前，由于塑料制品在注入型腔冷却后有一定的收缩率，因此，在制备型腔时（以下都以模具的左型腔为例），对设计好的叶片进行放样。不同的材料，其收缩率不同，表一给出了部分常用塑料的收缩率。表一常用塑料的收缩率塑料种类收缩率（%）聚乙烯（低

5、密度）1.5~3.5聚乙烯（高密度）1.5~3.0聚丙烯1.0~2.5聚丙烯（玻璃纤维增强）0.4~0.8聚氯乙烯（硬质）0.6~1.5对放样后的零件与设计好的毛坯，利用软件中自带的布尔运算，可以自动的生成模具的上下型腔，或先生成包含设计好的零件毛坯，利用软件中具有的开模功能，自动生成上下型腔，模具的上下型腔如图三、图四所示。图三模具上型腔图四模具下型腔2模具型腔的CAPP型腔的CAPP过程是根据设计出产品的结果，对产品的加工方法与加工过程的设计。一般来说，CAPP设计包含以下的内容：毛坯的设计、加工方法的选择、工序设计、工艺路线制定等。其中，工序设计包含加工设备和工装的选用、加工余量

6、、切削用量、机床与刀具的选择等。2.1毛坯的设计毛坯形式主要分为原型材、锻造件、铸造件、焊接件、冲压件等，根据该模具的力学性能、结构形状和外廓尺寸以及生产的批量的要求等，该模具要求精度较高，因此，利用8CrMn合金钢的锻件为毛坯件，毛坯的现状与尺寸根据设计的产品大小，参照模具设计手册确定。在设计中，利用软件本身的功能与相关参数的改变来完成毛坯的设计。设计好的毛坯作为生产毛坯廓形与尺寸的依据。2.1加工方法的选择根据零件的加工性质和作用不同，工艺过程一般分为粗加工、半精加工、精加工与光整加工几个阶段，在软件系统中，有粗加工、精加工等多种加工类型，每种类型中又存在多种加工方法。根据加工的特

7、点按照加工阶段划分，进行加工方法选择，加工中需要进行粗加工，再进行精加工。二种加工类型中，按照零件的现状与特点进行选择，在粗加工阶段选择等高粗加工，精加工阶段选择等高精加工。2.3工序设计（1）机床的选择：选择机床时应考虑以下几方面①机床的加工范围应与零件的外廓尺寸相适应；②机床的工作精度要与本工序的加工精度相适应；③机床的生产效率应与零件的生产类型相适应④选择机床设备要以车间的现有设备为主。加工中选择的机床是与软件功能相配套的数控铣床，机床与