基于中弧面的叶片模具型腔高质量重构方法研究-论文.pdf

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1、基于中弧面的叶片模具型腔高质量重构方法研究口卜昆口邱飞口周丽敏口张定华1．西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室西安7100722．中国航空工业第一集团公司沈阳发动机设计研究所沈阳110015摘要：针对复杂空心涡轮叶片精密铸造中长期存在的涡轮叶片模具型腔网格模型的光顺重构问题，参照叶片设计方法，提出了基于模具中弧面的型腔光顺重构方法。基于反变形优化的网格模型，提取出网格模型各个截面的中弧线，重构得到光顺的中弧面模型。采用包络线法获得高质量的叶片模具型线，最终得到精确的、光顺的模具型腔。关键词：模具型腔中弧线中弧面包络线法光顺重构中图分类号：TH161；V261．3文献标识码

2、：A文章编号：1000—4998(2014)04—0061—04要求。所以如何提高反变形网格模型的曲面重构质量，1概述是模具设计过程中一个亟待解决的问题。空心涡轮叶片是航空发动机的重要零部件．具有对网格模型的曲面重构，目前多采用数据分割技复杂的曲面结构．其表面的光顺性和气动性直接影响术将数据点分割为多个四边界区域，通过拟合这些四发动机的整体性能，而叶片的成型模具是影响其制造边界区域，再对相邻曲面实施连续性拼接。国内外研究质量的关键因素。空心涡轮叶片的模具设计是一项复学者也进行了相关研究，Ma通过向基曲面投影的方杂的工作，而空心涡轮叶片内、外形状的模具型腔优化法实现了散乱点的参数化。Ec

3、k和Floater~通过建立设计更是其中的重点。模具型腔设计的基本原则是为一个三维三角网格向二维平面三角网格的映射，在二模具型腔赋予适量反变形量．以抵消铸件在凝固和冷维平面上给出数据点的参数值，再将其映射回三维三却过程中的结构变形和收缩变形。文献『1]采用了一种角网格中，解决了空间三角网格的参数化问题。贺强提网格位移场反向叠加法，可以有效地使叶片的变形得出了一种局部曲面逼近的网格光顺方法．该方法能到补偿。但是铸件的实际收缩是非线性的，经过反向叠有效地去除模型中的噪声点，光顺的结果能很好地逼加后，模具型面呈现了极不规则且表面不光顺现象，这近原始模型，但是算法效率较低，而且还需要进行大量种

4、方法最终得到的网格离散模型在复原模具型腔时，的后续处理工作。本文提出了基于叶片设计理念的型还需要进行复杂的曲面拼接和曲面光顺。曲面拼接和腔曲面重构方法，通过对中弧线的提取和中弧面的光光顺计算不仅费时，而且精度难以保证，很难满足使用顺建模，最终获得了高质量的叶片模具型腔．对涡轮叶收稿日期：2013年1O月片的模具优化设计和“精确控形”有重大意义。康。使用水基工作液进行线切割加工，能显著提高工件艺探讨研究，分别对进电方式的改进、电加工参数的合的表面粗糙度，使工件表面颜色更加亮白，降低了钼丝理调整以及切削液的调整，解决了断丝问题．获得了较损耗，效率比传统乳化油提高30％。尤其在进行大厚好的加

5、工表面粗糙度质量，提高了生产效率。度工件的加工时，加工效率及加工稳定性更高。参考文献通过调研。选用狄克DIC一206水基切削液。使用[1]彭丽．防锈铝合金的电火花线切割加工工艺[J]．电加工与时水基的浓度比油基高2～3百分点，对铝质放电产物模具，2003(5)：49—51．铝粉质的清理和冲洗性更好。为防止堵塞，加工的沿路[2]张锦州．电参数对铝合金线切割加工速度影响的研究[J]．相关部分，做到及时清理，同时水箱中成片的放电氧化山东轻工业学院学报。2008(4)：46—48．铝需及时清理干净。[3]熊光耀．铝合金电火花线切割加工工艺研究[J]．电加工与模具，2002(6)：43—45．4

6、结束语△通过对电火花线切割加工6061铝合金的加工工(编辑丁罡)机械制造52卷第596期2014／4画2中弧线的提取叶片的中弧线是叶片设计的重要基准之一．它是叶片由一系列叶身截而内切圆圆心定义的一条连续曲线，合理的叶片『{1弧线应是高次、二阶连续的光滑曲线，}I弧线的质量直接影响了叶片的造型精度和造型质量号的三角形面积，当、R逆时针时，符号为正，反目前常月{的r弧线求解方法有解析法、等距线法、之为负，其中．：算法的示意【皋]如l剐l所等半径法和等角度法，、虞跨海提了一种求中弧线的示。解析方法．存这种力‘法巾．州五次多项式表示Ⅱ十‘盆曲圆率估算法汁算简单．从离散点分布的几何位线和叶背曲线

7、．然后根据中弧线上数据点，为两条切线出发．直接计算各点的离散f¨1率，进而判断离散点列的的交点建立一个高次方程组，以叶盐(或叶背)曲线上光顺性，挑选fH坏点，这是它的优点所在。的一个已知切点作为起点，利用迭代的方法求解这个2．1．2最小二乘法拟合B样条曲线方程组，从而得到叶背(或叶盆)曲线上的对应切点和B样条曲线方程定义为：内切圆圆心．即If1弧线上的数据点。这种方法要求先分离}{J叶盆fIl1线和叶背曲线．并且已知其方程为五次多P(Ⅱ)=∑d