【正文】 廠寶貴的數(shù)控銑床資源。且該葉片每年的產(chǎn)量遠(yuǎn)超上千件，屬于大批量生產(chǎn)。根據(jù)工廠的現(xiàn)狀，所有的葉根的加工全部在普通銑床上完成，因?yàn)榧词咕庸て胀C(jī)床完全能滿足設(shè)計(jì)的精度要求，不一定非要上數(shù)控銑。根據(jù)工藝設(shè)計(jì)的統(tǒng)一基準(zhǔn)原則，采用葉片葉根進(jìn)汽邊側(cè)面作為精基準(zhǔn)定位能比較方便地加工出葉根和葉冠的大多數(shù)表面。因此在附件A中有詳細(xì)的圖紙。故本例中葉片采用模鍛的形式。汽輪機(jī)葉片的毛坯一般有兩種模鍛而成或者用方坯直接銑制。2Cr13為馬氏體不銹鋼，淬火狀態(tài)下硬度高，耐蝕性良好，是一種被廣泛使用的汽輪機(jī)葉片材料。葉片的材料的選用在上文已經(jīng)有了交詳細(xì)的交代在此就不在贅述。毛坯的定制一般是在專門的模鍛工廠進(jìn)行。也就是說(shuō)要依據(jù)工廠現(xiàn)有的設(shè)備和工人，合理地發(fā)揮出工廠的產(chǎn)能。最后完成的建模效果圖如30所示。 葉片汽輪機(jī)葉片建?？偨Y(jié)至此，葉片的建?；就瓿伞Ｔ僭谶@個(gè)基準(zhǔn)平面上拉伸出葉根的總體模型。至此葉根部分的建模基本完成。圖24 葉根槽陣列 圖25 葉根效果圖 【插入】\【斜度】，選定好【拔模曲面】和【拔模樞軸】，輸入【拔模角度】，如圖26所示。接著【陣列】選擇【第一方向線】完成葉根槽的構(gòu)建。單擊拉升【拉伸】\【實(shí)體】，草繪完成后如圖23所示。完成以上實(shí)體化后得到如下所示的葉身實(shí)體效果圖22圖22 葉身效果圖葉片葉身造型完成后，接著就能進(jìn)行葉根部分的造型。 圖19 混合曲面 圖20 填充葉身兩端面填充完葉身兩端面，再通過(guò)【編輯】\【合并】命令把葉身的內(nèi)面和背面以及葉身兩端面四個(gè)曲面合并成一個(gè)，如圖21所示。填充的操作步驟如下，單擊【編輯】\【填充】，選取葉身的一個(gè)端面，完成。至此就完成了葉身背面的建模，依照上述步驟再完成葉身內(nèi)面的邊界混合。曲線連接的操作如下，選中所建立的曲線特征，右鍵單擊后出來(lái)如圖17所示的菜單，單擊【編輯定義】/【完成】，出現(xiàn)如圖18所示菜單，選擇【合并】并選取兩條需要合并的曲線就可以使兩條曲線合并成一條。圖14 建立曲線 圖15 選取坐標(biāo)系 圖16 完成曲線建立若上述數(shù)據(jù)文件中定義的是閉合曲線，則立馬就可以開始曲面混合造型。選擇上一步建立的數(shù)據(jù)文件。在PRO/E中新建零件。若不能滿足精度要求，可以完全加大等分的段數(shù)來(lái)獲得更高的精度。對(duì)于圓弧的數(shù)據(jù)的提取也采用同樣的方法，先等分，再提取出等分后的微小圓弧起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)。因此，再次首先把直線段等分成20個(gè)小線段，再提取這些小線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)。由于在一個(gè)平面內(nèi)定義一條直線只需兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，因此使用“l(fā)ist”命令只能得到兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，即直線的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)。其中有關(guān)PRO/E的*.ibl文件的格式和語(yǔ)句可以參考相關(guān)的PRO/E書籍，在此不再贅述。這些離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)處理起來(lái)比較麻煩，可以使用批處理刪除復(fù)制下來(lái)的文本中的“x=”、“y=”和“z=”等多余字符，并給每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)之前添加一個(gè)序號(hào)。把控制點(diǎn)復(fù)制下來(lái)，按PRO/E的*.ibl文件的制定格式保存起來(lái)。其中詳細(xì)地列出了每個(gè)控制點(diǎn)的坐標(biāo)。把型面型線移動(dòng)到原點(diǎn)是為了把所得的數(shù)據(jù)點(diǎn)導(dǎo)入PRO/E生產(chǎn)相應(yīng)曲線后的PRO/E中的世界坐標(biāo)相吻合，可以不在移動(dòng)曲線而直接混合產(chǎn)生曲面。本文則完全使用樣條曲線來(lái)替代其中的圓弧和直線，理論上只要直線和圓弧上取得的數(shù)據(jù)點(diǎn)足夠多，是可以完全滿足設(shè)計(jì)精度的要求。綜上所述，兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在工程圖的型線較簡(jiǎn)單、質(zhì)量較好的情況下使用第一種方法可能比較簡(jiǎn)單；而在型面比較多，型線又由很多段線條組成的情況下采用第二種方法或許比較好。導(dǎo)入數(shù)據(jù)點(diǎn)的方法的前期準(zhǔn)備工作相對(duì)比較繁瑣，尤其是提取數(shù)據(jù)點(diǎn)和數(shù)據(jù)的處理都比較麻煩，但是一旦編制成數(shù)據(jù)文件，導(dǎo)入PRO/E后幾乎可以不用做什么處理就可以直接混合生成曲面了。合并連接曲線后經(jīng)常需要再利用PRO/E的曲線光滑命令使曲線更加關(guān)順，否則在混合后的曲面會(huì)出現(xiàn)不少的細(xì)微的凹凸處。其一是利用PRO/E的曲線編輯功能把一些細(xì)微的線段和樣條曲線連接起來(lái)后再做混合，另一種是在各個(gè)制定截面的基準(zhǔn)面上利用PRO/E的“使用邊”的功能抓取型面邊界線條草繪成一個(gè)封閉截面。但是，對(duì)這兩種方法深加研究，就可以發(fā)現(xiàn)直接導(dǎo)入工程圖有弊端。 圖9 方法一 圖10 方法二方法一，即直接導(dǎo)入工程圖紙和提取型線數(shù)據(jù)點(diǎn)后再把數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入PRO/E。在此可以給出兩種基本的建模方案，方法一如圖9，方法二如圖10。一般設(shè)計(jì)者會(huì)給出葉身各個(gè)截面的型線，葉身型面一般由直線段、圓弧段和樣條曲線段組成。因此首先要解決葉身建模的問(wèn)題。其中三部分中最復(fù)雜的無(wú)疑是葉身型面的建模。Pro/E NC提供了數(shù)控車削、銑削、鉆孔和線切割等數(shù)控模塊，詳見(jiàn)表1。它具有如下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：參數(shù)化設(shè)計(jì)和特征功能、單一數(shù)據(jù)庫(kù)、全相關(guān)性、 基于特征的參數(shù)化造型、裝配管理、易于使用。 2 汽輪機(jī)葉片三維建模 PRO/E軟件簡(jiǎn)介Pro/E是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司的重要產(chǎn)品。依據(jù)工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備，提出對(duì)現(xiàn)有加工工藝進(jìn)行優(yōu)化的參考意見(jiàn)，以便節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外當(dāng)下的主流的CAD/CAM軟件有UG、PRO/E等，汽輪機(jī)葉片的數(shù)控加工將在經(jīng)過(guò)占據(jù)越來(lái)越主要的地位，而普通機(jī)床也不會(huì)退出葉片加工的領(lǐng)域，因?yàn)橄鄬?duì)數(shù)控機(jī)床而言使用普通機(jī)床的成本更低且加工某些葉根葉冠的效率更高。因?yàn)槿~片是汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件,提高汽輪機(jī)工作效率的關(guān)鍵一環(huán)。汽輪機(jī)制造行業(yè)是一個(gè)與高新技術(shù)密切相關(guān)的重大裝備制造業(yè)，它的發(fā)展史國(guó)家技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的寫照。C葉片。在濕蒸汽區(qū)工作的葉片需用抗腐蝕 性高的不銹鋼，并隨著使用溫度的提高及葉片尺寸的 加大要使用有更高高溫強(qiáng)度或強(qiáng)度的葉片用鋼材料。因此，葉片用鋼應(yīng)滿足以下要求: 　　①有足夠的室溫、高溫力學(xué)性能和抗姍變性能 　?、谟懈叩目拐駝?dòng)衰減能力　　③高的組織穩(wěn)定性④ 良好的耐腐蝕和抗沖蝕能力⑤良好的工藝性能因此1Crl2Crz3等及以此為基含有 Mo、W、Nb、B、Ni等強(qiáng)化元素的12%一13%Cr不銹鋼， 有良好的抗振性能和抗腐蝕性能，成為汽輪機(jī)葉片的主要材料。 圖7 葉片類型 圖8 彎扭葉片汽輪機(jī)葉片受高溫 高壓蒸汽的作用，工作中承受著較大的彎矩，高速運(yùn)轉(zhuǎn) 中的動(dòng)葉片還要承受很高的離心力。等截面葉片的截面處處相等，適用于短葉片。型線是指型面的橫截面形狀的周線。 圖5 整圈葉片 圖6 自由葉片葉身是汽輪機(jī)的主要通流部分，承擔(dān)著把蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的任務(wù)，要求有較好的氣動(dòng)特性，比如型線、進(jìn)汽角、出汽角等。拉筋的作用：拉筋的作用是增加葉片的剛性，以改善其振動(dòng)特性。也有用圍帶、拉筋將整圈葉片連接在一起，形成整圈連接葉片，如圖5。（6）樅樹形：如圖4f，這種葉根和輪緣的軸向斷口設(shè)計(jì)成尖劈形，以適應(yīng)根部的載荷分布，使葉根和對(duì)應(yīng)的輪緣承載面都接近于等強(qiáng)度，因此，在等尺寸的情況下，樅樹形葉根承載能力更高。（5）叉形：圖4e所示為叉形葉根，這種葉根的叉尾直接插入輪緣槽內(nèi)，并用兩排鉚釘固定。（4）菌形：如圖4c所示。（3）雙T型：如圖4d所示為帶凸肩的雙T型葉根，由于增大了葉根的承載面，故它可用于較長(zhǎng)的葉片。但由于葉根承載面積小，故葉輪輪緣彎曲應(yīng)力較大，故常用于受力不大的短葉片。轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式、葉片的強(qiáng)度和安裝工藝要求等決定著葉根的結(jié)構(gòu)形式。 圖3 汽輪機(jī)動(dòng)葉葉片一般由葉身（圖3中3）、葉根（圖3中2）和葉冠（圖3中1）三個(gè)部分組成。動(dòng)葉片動(dòng)葉處安裝在轉(zhuǎn)子葉輪或轉(zhuǎn)鼓上，接受噴嘴葉柵射出的高速氣流，把蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。它是整個(gè)汽輪機(jī)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件，決定著汽輪機(jī)的工作效率和安全可靠性。 圖2 套裝轉(zhuǎn)子 1油封環(huán)；2軸封套；3軸；4動(dòng)葉槽；5葉輪；6平衡槽葉片是汽輪機(jī)的關(guān)鍵零件,又是最精細(xì)、最重要的零件之一。因此這類轉(zhuǎn)子只適用于中、低參數(shù)的汽輪機(jī)和高參數(shù)汽輪機(jī)的中、低壓部分，其工作溫度一般在400℃以下。套裝轉(zhuǎn)子的優(yōu)點(diǎn)是葉輪和主軸可以單獨(dú)制造，故鍛件小，加工方便、節(jié)省材料、容易保證質(zhì)量、轉(zhuǎn)子部分零件損壞后也容易拆換。套裝轉(zhuǎn)子的葉輪、軸封套、聯(lián)軸器等部件和主軸是分別制造的，然后將它們熱套(過(guò)盈配合)在主軸上，并用鍵傳遞力矩。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子一般分為四類，分別是套裝轉(zhuǎn)子、整鍛轉(zhuǎn)子、組合轉(zhuǎn)子和焊接轉(zhuǎn)子。蒸汽作用在動(dòng)葉柵上的力矩，通過(guò)葉輪、主軸和聯(lián)軸器傳遞給發(fā)電機(jī)或其他設(shè)備，并使它們旋轉(zhuǎn)而作功。汽輪機(jī)由轉(zhuǎn)動(dòng)部分和靜止部分所組成。高速汽流流經(jīng)葉片時(shí)，由于汽流方向改變，產(chǎn)生了對(duì)葉片的沖動(dòng)力，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)做功，將蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)檩S旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。以單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)為例，如圖1。質(zhì)量越大，沖動(dòng)力越大；速度變化越大，沖動(dòng)力也越大。由牛頓第三定律可知，當(dāng)某物體對(duì)另一物體施加作用力時(shí)，此物體就必然要受到與其作用力大小相等、方向相反的的反作用力，這個(gè)作用