一、叶片结构特点

　　叶片材料为30CrMnSiA，经热处理后，其强度相当大，且从零件的结构看，后缘的导圆半径仅为0.1mm，属于典型的薄壁件，易产生加工变形，如图1所示。

　　叶片的曲面部分由7个截面数据确定，各叶片截面之间扭曲比较大，由于在流体中工作，所以曲面的本身和曲面与叶柄之间的过渡面的光顺程度要求较高，对数控加工精度提出了很高的要求。

图1 叶片实体模型

　　根据笔者的总结，叶片的加工工艺流程如图2所示。

图2 加工工艺流程

二、叶片的CAD造型

　　根据不同的需求叶片可以表示为曲面模型、实体模型、特征模型，曲面模型适用于数控加工，实体模型可用于几何参数分析，特征模型可用于设计、加工、产品管理集成。建立叶片的曲面模型是其在造型最基本的要求，更进一步则是建立实体模型，建立特征模型是生产管理上更高层次的需求。根据设计提供的截面数据不同，叶片曲面可以分为直纹面以及自由曲面，其造型方法也有所不同。该叶片属于自由曲面叶片，造型过程比较复杂，而且其加工精度要求也较高。其设计数据是按几个截面给出的，各个截面为以轮毂轴线为轴线的一组同心圆柱面，数据为圆柱面展开平面，沿弦线为水平方向给出。曲面造型过程分为构造展开平面内的各段曲线、编辑构造空间截面线、构造曲面以及过渡区域R面建立等4个步骤。

　　1. 构造平面曲线

　　设计给定的数据为各截面的展开平面上的曲线型值，平面线是由叶面曲线、前缘、叶背曲线、后缘四段曲线组成。其中叶面线和叶背线为自由曲线，前缘、后缘为一段圆弧。将给定的数据输入软件中，采用三阶NURBS曲线连成光顺的样条曲线，由于前、后缘处曲线为圆弧，叶面、叶背曲线连接处曲线可能不光顺。在高速旋转的流场中，对叶片的型面有很高的要求，否则会影响叶片的流体动力性能，故四段曲线在相连接处要求保持连续，如图3所示。