透平机械的主要功能是进行能量转换,且其结构、性能的不断优化推动着航天、航空、船舶、石油化工等行业的发展,叶轮作为透平机械的核心部件,其结构的优劣决定了透平机械性能的好坏。目前国内相关企业在设计、制造叶轮时多依靠国外价格昂贵的专用软件,国内研究机构在叶轮CAD/CAM软件研发方面的技术储备还很少,许多基础的算法均需要从头开发。鉴于上述情况,本文利用NX二次开发技术设计开发半开式整体叶轮自动建模软件,利用该软件不但可以提高叶轮的建模效率,而且可以为后续解决单件小批量加工模式下叶轮的数控加工工艺快速编制问题奠定基础,也符合目前智能制造的主旨。论文主要内容如下:本文首先对半开式整体叶轮结构进行分析,并给出叶轮数字化建模思路,再利用B样条曲线、直纹面等相关理论基础在MATLAB软件和NX软件中建立叶轮数字化模型,为后续研究奠定基础。为得到可提高叶轮气动性能的叶片椭圆形前缘,本文提出一种新的构造方法。首先利用椭圆极点极线性质提出一种与两相交直线切于给定点的椭圆构造方法,而且可以根据实际需要确定椭圆长短轴比例,再利用空间变换构造出椭圆前缘,从而解决压力面与吸力面上盖盘曲线(或轴盘曲线)前端点处的切矢不在同一平面、无法直接构造圆弧或椭圆弧的问题,实现了所构造的椭圆形前缘与叶轮叶片的压力面、吸力面光滑连接;最后通过NX建模分析验证所提方法的有效性。在分析叶轮结构和叶片椭圆前缘的基础上,通过NX二次开发平台搭建出半开式整体叶轮建模程序。首先根据叶轮建模已知数据和建模参数要求构建叶轮建模菜单、建模对话框,在建模对话框直接读取建模原始数据文件,并提前设定叶片椭圆前缘长短轴比例、叶片个数、叶片根部圆角半径三个参数,即可通过内核函数完成样条曲线、直纹面、偏置曲线、椭圆弧、曲面延伸、缝合实体、阵列等复杂命令,建立所需叶轮模型,从而实现叶轮自动建模,极大提高工作效率,且通过曲面分析验证所建立模型符合实际需求。最后对叶片侧铣刀位规划进行研究。对工程中实际应用最广泛的两点偏置法进行分析,通过微分几何学知识给出球头圆柱铣刀在进行叶片侧铣时刀轴矢量、刀心位置以及几何残留误差的计算过程,运用实例分析了误差分布规律,并在NX软件中实现加工仿真。