一种叶轮车削模型生成方法及计算机程序技术

本发明专利技术属于叶轮制造技术领域，且公开了一种叶轮车削模型生成方法，包括选择叶轮模型步骤；计算模型外轮廓线步骤；指定毛坯余量并偏置轮廓线步骤；以及生成车削模型步骤；还公开了一种叶轮车削模型生成计算机程序，所述程序包括指令，所述指令被计算机执行时，使所述计算机执行所述的叶轮车削模型生成方法。本发明专利技术通过先选择叶轮模型，然后计算模型外轮廓线，再指定毛坯余量并偏置轮廓线，最后生成车削模型的步骤方法生成叶轮车削模型，解决了传统模型生产不精确，模型生成过程太复杂，耗时过长等问题，同时应用本方法得到的模型，可使尽量多的材料用车削加工，减少了后续铣削步骤的切削量，提高了整体的加工效率，也减少了机床的损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种叶轮车削模型生成方法及计算机程序
本专利技术涉及叶轮制造
，具体涉及一种叶轮车削模型生成方法及计算机程序。
技术介绍
叶轮作为动力机械的关键部件，广泛应用于航天航空，压缩机等领域，其加工技术一直是制造业中的一个重要课题。随着新兴技术的发展，为了满足高速、高推重的要求，在现代设计中大量采用整体结构叶轮。而整体叶轮的加工则是一个更加复杂的问题。其办法由最初的铸造成型后修光，后来的石蜡精密铸造，电火花加工一直到现在的五轴数控机床。整体叶轮的材料一般有铝合金、不锈钢、钛合金等，因此在工艺安排上为了提高整体叶轮的强度，毛坯一般采用锻压件，然后进行基准面的车削加工，加工出叶轮回转体的基本形状。因此，在进行车削加工前，需要确定一个精确的车削模型，以用于生成准确的车削刀具轨迹，同时还可作为后续铣削的毛坯使用。为了解决这个问题，技术人员一般是做一个包含整体叶轮模型的回转体，以此作为车削的工件模型，但是这种回转体在铣削加工时需要切削大量的材料，加工效率很低。即使借助先进的CAD/CAM软件，也只能生成一个和叶轮模型轮廓相似的回转体，如果要达到精确的模型，需要耗费大量的时间和精力，同时还需要熟练运用三维造型软件。所以需要一种精确生成叶轮车削模型的方法及操作方式，使车削模型生成更精确，安装及操作更简单。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种叶轮车削模型生成方法及计算机程序，以解决现有技术中由于车削工件模型尺寸不精确而导致的切削量大，加工效率低的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种叶轮车削模型生成方法，包括选择叶轮模型步骤；计算模型外轮廓线步骤；指定毛坯余量并偏置轮廓线步骤；以及生成车削模型步骤。根据本专利技术的第一方面的内容，可以有效解决传统模型生产不精确，模型生成过程太复杂，耗时过长等问题，同时应用本方法得到的模型，减少了后续铣削步骤的切削量，提高工作效率。进一步地，所述选择叶轮模型步骤即预先确定最终目标叶轮模型，通过计算机辅助软件打开并查看。进一步地，所述计算模型外轮廓线步骤包括如下算法流程：a1）以叶轮底面为XY平面，叶轮回转中心线为Z轴，建立三维坐标系；a2）根据叶轮的高度及精度分层；a3）从最高处至最低处分别用平面和叶轮相交；a4）计算每层上所有的交线距离叶轮回转中心距离最大的点；a5）以回转中心和该点的距离为半径做圆；a6）计算圆与XZ平面沿X轴正方向上的交点；a7）用样条线拟合每一层上的交点；a8）生成轮廓线。进一步地，所述外轮廓线包含叶轮进气边，叶顶线，出气边以及其他部位的最小包络线。进一步地，所述指定毛坯余量并偏置轮廓线步骤中，首先设置余量值，对叶轮模型相应的轮廓线进行偏置，并对初步偏置后的结果进行相交检查，当偏置轮廓线相交时，计算交点，并在交点处截断曲线。进一步地，所述生成车削模型步骤中，首先将偏置后的轮廓线进行连接，形成一段完整的首尾相接的曲线，随后将轮廓线围绕叶轮的回转中心旋转得到最终车削模型。进一步地，所述偏置后的轮廓线之间的曲线采用圆弧线连接。根据本专利技术的第二方面，还提供一种计算机程序，所述程序包括指令，所述指令被计算机执行时，使所述计算机执行第一方面所述的叶轮车削模型生成方法。本专利技术具有如下优点：本专利技术通过先选择叶轮模型，然后计算模型外轮廓线，再指定毛坯余量并偏置轮廓线，最后生成车削模型的步骤方法生成叶轮车削模型，解决了传统模型生产不精确，模型生成过程太复杂，耗时过长等问题，同时应用本方法得到的模型，可使尽量多的材料用车削加工，减少了后续铣削步骤的切削量，提高了整体的加工效率，也减少了机床的损耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。图1为本专利技术的流程图；图2为本专利技术的车削模型外轮廓线和轮廓线偏置示意图；图3为本专利技术的车削模型层截面示意图；图4为本专利技术的计算轮廓线算法流程图；图5为本专利技术的程序操作流程图。图中：1-车削模型、2-外轮廓线、3-外轮廓圆、4-偏置轮廓线、5-回转中心线。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本实施例提供了一种叶轮车削模型生成方法，如图1所示，基本思想是根据叶轮的模型计算得出包络该模型的轮廓线，然后根据用户指定的轮廓线上各部分的余量对轮廓线进行偏置，最终用偏置的轮廓线生成回转体。因此基本步骤分为四步，分别是选择叶轮模型，计算模型的外轮廓线，用户指定模型各个部位的毛坯余量并偏置相应的轮廓线，最后是生成回转体，也就是车削的模型。现对这些步骤做详细论述：第一步：选择叶轮模型，这是指最终的叶轮模型，通常用户可通过计算机辅助设计软件打开并查看。第二步：计算模型外轮廓线，叶轮的外轮廓线指包含叶轮进气边，叶顶线，出气边以及其他部位的最小包络线。叶轮是一个非常复杂的模型，流道以及叶片部位都是用很多样条曲线拟合而成，因此导致计算轮廓线是一个难题。如图2所示，提供一种计算模型外轮廓线的算法：以叶轮底面为XY平面，叶轮回转中心线为Z轴，建立三维坐标系，采用平面自顶向下与叶轮各层相交的方法，在每一层上取得一系列的相交曲线，然后在每一层上的相交曲线中寻找距离叶轮回转中心最远的点，并以此为半径做圆，如图3所示，使其与XZ平面相交，求得交点，将各层的交点求出后，进行样条拟合，即为外轮廓线。第三步：指定毛坯余量并偏置轮廓线，叶轮不同部位经过车削后需要保持一定的余量，以便于后续粗铣和精铣步骤使用，并且不同部位的余量有时是不一致的，这就要求在建立车削模型的时候考虑这种情况。因此在本步骤中可以指定不同部位的余量值，例如进气边，排气边等等。如图4所示，根据设置余量，对叶轮模型相应的轮廓线进行偏置，以使稍后生成的车削模型满足余量的要求。在偏置的时候需要考虑同一组相接的曲线偏置后的结果有可能会出现相交的情况，因此需对初步偏置后的结果进行检查，对相交的情况要计算交点，并且在交点处截断曲线，使整组曲线首尾相连不间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叶轮车削模型生成方法，其特征在于：包括/n选择叶轮模型步骤；/n计算模型外轮廓线步骤；/n指定毛坯余量并偏置轮廓线步骤；以及/n生成车削模型步骤。/n

【技术特征摘要】
1.一种叶轮车削模型生成方法，其特征在于：包括
选择叶轮模型步骤；
计算模型外轮廓线步骤；
指定毛坯余量并偏置轮廓线步骤；以及
生成车削模型步骤。


2.根据权利要求1所述的一种叶轮车削模型生成方法，其特征在于：所述选择叶轮模型步骤即预先确定最终目标叶轮模型，通过计算机辅助软件打开并查看。


3.根据权利要求1所述的一种叶轮车削模型生成方法，其特征在于：所述计算模型外轮廓线步骤包括如下算法流程：
a1）以叶轮底面为XY平面，叶轮回转中心线为Z轴，建立三维坐标系；
a2）根据叶轮的高度及精度分层；
a3）从最高处至最低处分别用平面和叶轮相交；
a4）计算每层上所有的交线距离叶轮回转中心距离最大的点；
a5）以回转中心和该点的距离为半径做圆；
a6）计算圆与XZ平面沿X轴正方向上的交点；
a7）用样条线拟合每一层上的交点；
a8）生成轮廓线。


4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑，商允舜，丁芳超，
申请(专利权)人：智腾机械设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31