为了满足国内叶轮制造企业对拥有自主版权的CAD/CAM软件的迫切需求,本文在详细了解国内外叶轮CAD/CAM软件的发展以及叶轮数控加工的方法基础上,针对当前叶轮CAD/CAM软件的现状和不足,运用Visual C++面向对象的编程方法,调用OpenGL图形接口开发了一套“五坐标数控加工整体叶轮的CAD/CAM系统”。 本文首先提出了开发本系统的设计思想,进行了用户需求分析,并建立了系统整体框架和结构,按照模块化设计的原则将系统分为几何造型、刀位轨迹生成、后置处理及加工仿真等几个功能模块,并确立了系统的开发环境及工具。然后分别论述了各功能模块的算法基础及编程实现。 造型模块中,采用三次B样条插值的技术,构造出叶片盖盘与轴盘曲线,建立了扭曲直纹面形式的叶片型面。系统可根据多种数据输入方式,在内部进行转换,直接生成叶轮的几何模型。 刀位轨迹生成模块是整个系统的核心部分,也是论文的重点。其中,着重介绍了叶轮粗加工阶段的刀位规划,提出了三角形走刀与之字形走刀两种刀位规划方法,以变切深均匀厚度分层的方式对毛坯进行分层铣削,确定了每一层走刀的刀轴矢量。然后讨论了叶轮加工的侧铣技术,对课题组前期所作的对于叶轮精加工的工作进行了整理,简单介绍了它们原理与算法,并将其集成于叶轮加工CAD/CAM系统的刀位轨迹生成模块。 仿真模块中,采用基于刀位文件的几何仿真方法建立了叶轮加工仿真模型,并详细介绍了在MFC中结合OpenGL开发刀具和叶轮加工实时控制和动态仿真环境的具体实现方法。 最后,对刀位文件进行后置处理,将课题研究中提出的理论和算法应用到了叶轮的加工中,通过在五坐标数控机床上对实际工件的加工,验证理论分析的正确性。 本系统具有良好的扩展性和适用性,操作界面便捷,自动化程度较高等特点,因此本系统的开发具有一定的理论意义和实用价值。