基于UG二次开发的整体叶盘数控加工通道分析

0 引言

　　整体叶盘(Blisk-Bladed Disk)是20世纪80年代中期西方发达国家在航空发动机设计中采用的最新结构和气动布局形式，它具有三种典型结构：

　　(1)闭式整体叶盘(带箍)，

　　(2)开式整体叶盘(不带箍)，

　　(3)大小叶片转子(大叶片间含有小叶片的开式整体叶盘)，如图1所示。

　　与传统的叶片和轮盘装配结构相比，整体叶盘是把叶片和轮盘做成一体，省去了传统的连接榫头、榫槽和锁紧装置，从而使发动机结构大为简化，性能(主要是推重比)和可靠性进一步提高。因此，整体叶盘在某型飞机的发动机上得到了广泛应用。

    图1 整体叶盘三种典型结构

　　整体叶盘结构复杂，精度要求高，加工难度大，而数控加工技术具有快速反应和高可靠性的特点，因此整体叶盘的制造目前大多采用数控加工的方法完成。由于整体叶盘通道具有叶片薄、弯扭度大、叶展长、易受力变形、通道深窄、开敞性差等特点，工艺人员在进行加工工艺设计时，很难确定选择几坐标的数控机床、刀具参数等，而加工方式和刀具参数选择不当，往往会导致刀具无法达到通道的某些区域，或刀轴与进刀方向选择不当，而导致刀具与通道约束面之间发生干涉碰撞的问题。本文正是结合整体叶盘通道数控加工的需要，从通道叶片弯扭度、宽度、深度3个方面考虑，评估叶片弯扭度、计算通道宽度、深度尺寸参数，并将其结果作为整体叶盘通道数控加工工艺设计的参考依据，保证加工工艺的合理性。

1 整体叶盘通道介绍

　　不同结构的整体叶盘通道各不相同。闭式整体叶盘通道是指由内轮毂、相邻两叶片的叶背面(叶盆面)与叶盆面(叶背面)组成的封闭区域，如图2所示；开式叶盘的通道是指由轮毂面、相邻叶片的叶背面(叶盆面)与叶盆面(叶背面)组成的半封闭区域；大小叶片转子的通道是由轮毂面、相邻大(小)叶片的叶背面(叶盆面)与小(大)叶片的叶盆面(叶背面)组成的半封闭区域。

    图2 闭式整体叶盘通道及组成

2 实现方法

　　2.1 基于UG二次开发

　　UG(unigraphics)软件是目前国际、国内应用最为广泛的大型CAD/CAE/CAM集成化软件之一，它功能强大，涵盖了从设计、分析、加工、管理等各个领域，现已广泛地应用于汽车、航天航空、机械和模具等行业。同时，UG也提供了强大的二次开发能力，可以进行不同层次用户不同需求的二次开发。UG提供了UG/Open GRIP和UG/Open API两种二次开发工具，可以通过编程调用UG的全部功能。UG/Open GRIP是一种类似于FORTRAN语言开发的工具，UG/Open API是一种C语言或C++开发工具。由于C语言的广泛应用和良好的特性，本文采用UG/Open API方式。