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本文分析了发动机零件的结构特点，基于NX软件对两种建模方法进行了对比分析。并基于WAVE的关联工序建模方法，针对不同结构的发动机零件，给出了不同的建模思路。
随着MBD技术在航空发动机行业的推广应用，设计部门开始采用全三维的发图模式向制造部门传递设计信息。依据纸质设计图编制二维工艺规程，指导现场生产的传统发动机零件工艺编制方式将面临严峻的考验。为了应对设计三维发图的形式，航空发动机制造部门开始研究三维工艺设计模式。三维工艺设计、三维数模就是工序模型，是整个工艺设计过程的关键。工序模型是描述产品工艺过程的模型、标注和属性等信息的集合，继承基于MBD技术的三维数字化产品信息，在数字化协同制造过程中，向下游提供精确三维模型、标注和属性等工艺信息，是工艺过程模型和直接表达工序内容的载体。
NX软件是一款强大的三维建模软件，在航空发动机零件的产品建模数控编程方面起着重要的作用。特别是随着MBD技术的推进，发动机的产品设计完全采用NX进行三维建模。由于各种原因，发动机行业很少采用NX软件进行工艺规程设计，但却大量应用NX CAM功能进行复杂零件的数控编程，而进行数控编程的前提是根据工艺要求建立工序模型及毛坯模型，因此发动机零件的工艺准备环节，涉及大量的NX三维建模工作。掌握NX CAD的建模方法，快速生成工序模型在提高工作效率方面具有重要的意义。
一、发动机零件工序建模方法
1.发动机零件典型结构特点分析
发动机零件的结构特征主要是由其在航空发动机中的位置和作用决定的，发动机零件按其结构特点，大体分为机匣、盘轴、叶片和结构件四大类零件。
机匣总体结构是环状回转壳体类零件，可分为内部和外部两个部分。内部主要是发动机压气机涡轮叶片的承载部分，是整个航空发动机动力输出的核心，结构上主要为环形曲面。机匣的外部特征主要是一些岛屿、凸台、筋、肋和腔槽等局部特征。
盘轴类零件总体上为回转体零件，盘的结构，一般有轮缘、腹板、轮毂和封严篦齿等部分组成；轴一般都是空心轴，外表面通常是由轴颈、花键、螺纹、键槽和封严篦齿等构成，内表面根据等强度原则设计成台阶孔，并带有内花键、球面和螺纹等特征。
叶片类零件由于其在发动机上的位置一般是安装在机匣上或盘上，通常一组叶片组成一个向心的圆环，属于非回转体类零件。其主体是叶身型面，以自由曲面形式构成，端部根据不同的叶片功能在型面基础上附加不同形式的榫头或轴径。
结构件为发动机上所有中小零件的统称，种类很多，每种零件结构各异，可以归类为回转体和非回转体两种类别。
综上，从建模角度考虑，发动机零件结构特点分为回转体类零件和非回转体类零件。
2.工序建模方法分析
发动机零件加工过程是一个复杂的过程，涉及的工序模型数量众多，因此工序建模的工作量较大。实际业务工作中，常用的工序建模方法有两种。
（1）直接工序建模。
直接工序建模同产品的建模过程一致，是依据工艺要求，逐道建立每道工序的三维模型。对一个零件来说，产品模型只有一个，工序模型却有多个。特别是对于复杂零件，建模工作量就更大了，主要问题体现在以下两方面。
①由于每道工序都需要创建，重复劳动多，工作量大。
②工序间缺乏关联性，很难保证一致性，给后续的校对工作带来麻烦。
（2）基于WAVE的关联工序建模。
关联工序建模是利用NX的WAVE几何连接器功能来进行工序间关联建模。同直接建模相比，其优点在于可以直接利用设计部门提供的产品模型，实现工序模型同设计模型、毛坯模型的关联及工序间的模型关联，如果设计模型发生更改，可以快速完成相关工序的自动更新。工序间的模型关联关系如图1所示。
二、常规零件工序建模
1.回转体类零件工序建模
回转体类零件在发动机上占有很大比例，该类零件的建模应充分利用余量图的功能来实现。余量图是根据工序的划分和工序间余量分配关系，将各道工序的截面按照相同的坐标系绘制在同一份文件中的。最外侧为毛坯工序、最内侧为精车工序，如图2所示，回转体类零件工序建模流程如图3所示。
①依据设计模型和毛坯模型进行工艺性分析，划分粗精工序及每道工序的加工余量，绘制余量图。
②依据设计模型，生成检验工序模型，检验工序模型可以等同于设计模型。
③在前一道工序实体模型的基础上，对WAVE余量图对应工序的曲线进行旋转和修剪操作，生成车加工工序的模型。
④在车加工模型的基础上，对WAVE设计模型上对应的草图进行旋转、拉伸，并对实体模型进行布尔运算生成铣加工工序模型。
⑤生成非机加工工序模型，指的是一些特种加工工序、无损检测工序等，这些工序模型一般不需特殊操作，可以直接借用其上一道机械加工工序模型。
2.非回转体类零件工序建模方法
非回转体类零件工序建模方法同回转体类零件相似，也是要依据设计模型和毛坯模型生成中间工序模型，因为非回转体加工一般不采用车加工，所以一般也不使用余量图。除此之外同回转体类的零件建模方式并无实质区别。可以采用从前向后、从后向前以及混合法完成各道工序模型的创建。
从前向后的建模方法是在毛坯模型的基础上，按加工顺序去除材料创建各工序模型以及最后一道工序模型，后道工序WAVE前道工序模型，进行补充建模生成本道工序模型。补充建模时也可以WAVE设计模型的草图或其他特征。
从后向前的建模方法是在设计模型的基础上，按照添加材料的方法逐道生成前道工序模型。前道工序模型WAVE后道工序模型，进行补充建模生成本道工序模型。补充建模时可以利用同步建模的方法消失一些特征或者更改某些特征的特征参数。
混合法是按照加工的顺序WAVE引用毛坯模型，按加工顺序通过去除材料法创建各个工序阶段模型，下一道工序WAVE引用上一道工序的模型，同时也允许加工逆序操作，即允许最终模型链接工序资源模型的设计模型，通过添加材料创建工序阶段模型，即从两头往中间创建各个工序模型的方式。
三、系列零件工艺工序建模
系列零件是指导管、喷嘴等系列小件，该类零件拓扑关系相似，工艺方法类似。因此工艺建模过程有许多共同点。为了提高效率，该类零件采用参数化的建模方式，通过特征参数控制三维模型，实现三维模型的自动更新修改。系列零件的建模流程如图4所示。
同常规的工序建模方法相比较，系列零件的建模特点主要体现在如下三个方面。
①参数化产品模型是指利用NX的表达式功能建立产品模型。首先在工具菜单下建立所有建模参数的表达式，然后进行实体建模。可以利用草图拉伸旋转，也可以直接创建设计特征，这里输入参数时不是直接输入数值，而是用变量代替。最后通过为变量赋值完成模型特征的生成。
②修改模型参数时，不是在模型上手动修改参数，而是通过修改表达式中的变量值来实现。
③父版工艺生成与常规零件工序建模相同，回转体类零件工序建模参考回转体类零件工序建模方法，非回转体类零件工序建模参考非回转体类零件工序建模方法，此处不再一一赘述。图5所示为父版工艺和新版工艺对应工序的模型
四、结语
NX软件在航空发动机零件的产品建模数控编程方面起着重要的作用。随着MBD技术和数控加工技术的发展，产品的工序建模在工艺准备环节所起的作用越来越大。根据零件结构特点，利用NX的建模功能，采用适合的建模方法，可以起到事半功倍的效果。
随着MBD技术在航空发动机行业的推广应用，设计部门开始采用全三维的发图模式向制造部门传递设计信息。依据纸质设计图编制二维工艺规程，指导现场生产的传统发动机零件工艺编制方式将面临严峻的考验。为了应对设计三维发图的形式，航空发动机制造部门开始研究三维工艺设计模式。三维工艺设计、三维数模就是工序模型，是整个工艺设计过程的关键。工序模型是描述产品工艺过程的模型、标注和属性等信息的集合，继承基于MBD技术的三维数字化产品信息，在数字化协同制造过程中，向下游提供精确三维模型、标注和属性等工艺信息，是工艺过程模型和直接表达工序内容的载体。
NX软件是一款强大的三维建模软件，在航空发动机零件的产品建模数控编程方面起着重要的作用。特别是随着MBD技术的推进，发动机的产品设计完全采用NX进行三维建模。由于各种原因，发动机行业很少采用NX软件进行工艺规程设计，但却大量应用NX CAM功能进行复杂零件的数控编程，而进行数控编程的前提是根据工艺要求建立工序模型及毛坯模型，因此发动机零件的工艺准备环节，涉及大量的NX三维建模工作。掌握NX CAD的建模方法，快速生成工序模型在提高工作效率方面具有重要的意义。
一、发动机零件工序建模方法
1.发动机零件典型结构特点分析
发动机零件的结构特征主要是由其在航空发动机中的位置和作用决定的，发动机零件按其结构特点，大体分为机匣、盘轴、叶片和结构件四大类零件。
机匣总体结构是环状回转壳体类零件，可分为内部和外部两个部分。内部主要是发动机压气机涡轮叶片的承载部分，是整个航空发动机动力输出的核心，结构上主要为环形曲面。机匣的外部特征主要是一些岛屿、凸台、筋、肋和腔槽等局部特征。
盘轴类零件总体上为回转体零件，盘的结构，一般有轮缘、腹板、轮毂和封严篦齿等部分组成；轴一般都是空心轴，外表面通常是由轴颈、花键、螺纹、键槽和封严篦齿等构成，内表面根据等强度原则设计成台阶孔，并带有内花键、球面和螺纹等特征。
叶片类零件由于其在发动机上的位置一般是安装在机匣上或盘上，通常一组叶片组成一个向心的圆环，属于非回转体类零件。其主体是叶身型面，以自由曲面形式构成，端部根据不同的叶片功能在型面基础上附加不同形式的榫头或轴径。
结构件为发动机上所有中小零件的统称，种类很多，每种零件结构各异，可以归类为回转体和非回转体两种类别。
综上，从建模角度考虑，发动机零件结构特点分为回转体类零件和非回转体类零件。
2.工序建模方法分析
发动机零件加工过程是一个复杂的过程，涉及的工序模型数量众多，因此工序建模的工作量较大。实际业务工作中，常用的工序建模方法有两种。
（1）直接工序建模。
直接工序建模同产品的建模过程一致，是依据工艺要求，逐道建立每道工序的三维模型。对一个零件来说，产品模型只有一个，工序模型却有多个。特别是对于复杂零件，建模工作量就更大了，主要问题体现在以下两方面。
①由于每道工序都需要创建，重复劳动多，工作量大。
②工序间缺乏关联性，很难保证一致性，给后续的校对工作带来麻烦。
（2）基于WAVE的关联工序建模。
关联工序建模是利用NX的WAVE几何连接器功能来进行工序间关联建模。同直接建模相比，其优点在于可以直接利用设计部门提供的产品模型，实现工序模型同设计模型、毛坯模型的关联及工序间的模型关联，如果设计模型发生更改，可以快速完成相关工序的自动更新。工序间的模型关联关系如图1所示。
二、常规零件工序建模
1.回转体类零件工序建模
回转体类零件在发动机上占有很大比例，该类零件的建模应充分利用余量图的功能来实现。余量图是根据工序的划分和工序间余量分配关系，将各道工序的截面按照相同的坐标系绘制在同一份文件中的。最外侧为毛坯工序、最内侧为精车工序，如图2所示，回转体类零件工序建模流程如图3所示。
①依据设计模型和毛坯模型进行工艺性分析，划分粗精工序及每道工序的加工余量，绘制余量图。
②依据设计模型，生成检验工序模型，检验工序模型可以等同于设计模型。
③在前一道工序实体模型的基础上，对WAVE余量图对应工序的曲线进行旋转和修剪操作，生成车加工工序的模型。
④在车加工模型的基础上，对WAVE设计模型上对应的草图进行旋转、拉伸，并对实体模型进行布尔运算生成铣加工工序模型。
⑤生成非机加工工序模型，指的是一些特种加工工序、无损检测工序等，这些工序模型一般不需特殊操作，可以直接借用其上一道机械加工工序模型。
2.非回转体类零件工序建模方法
非回转体类零件工序建模方法同回转体类零件相似，也是要依据设计模型和毛坯模型生成中间工序模型，因为非回转体加工一般不采用车加工，所以一般也不使用余量图。除此之外同回转体类的零件建模方式并无实质区别。可以采用从前向后、从后向前以及混合法完成各道工序模型的创建。
从前向后的建模方法是在毛坯模型的基础上，按加工顺序去除材料创建各工序模型以及最后一道工序模型，后道工序WAVE前道工序模型，进行补充建模生成本道工序模型。补充建模时也可以WAVE设计模型的草图或其他特征。
从后向前的建模方法是在设计模型的基础上，按照添加材料的方法逐道生成前道工序模型。前道工序模型WAVE后道工序模型，进行补充建模生成本道工序模型。补充建模时可以利用同步建模的方法消失一些特征或者更改某些特征的特征参数。
混合法是按照加工的顺序WAVE引用毛坯模型，按加工顺序通过去除材料法创建各个工序阶段模型，下一道工序WAVE引用上一道工序的模型，同时也允许加工逆序操作，即允许最终模型链接工序资源模型的设计模型，通过添加材料创建工序阶段模型，即从两头往中间创建各个工序模型的方式。
三、系列零件工艺工序建模
系列零件是指导管、喷嘴等系列小件，该类零件拓扑关系相似，工艺方法类似。因此工艺建模过程有许多共同点。为了提高效率，该类零件采用参数化的建模方式，通过特征参数控制三维模型，实现三维模型的自动更新修改。系列零件的建模流程如图4所示。
同常规的工序建模方法相比较，系列零件的建模特点主要体现在如下三个方面。
①参数化产品模型是指利用NX的表达式功能建立产品模型。首先在工具菜单下建立所有建模参数的表达式，然后进行实体建模。可以利用草图拉伸旋转，也可以直接创建设计特征，这里输入参数时不是直接输入数值，而是用变量代替。最后通过为变量赋值完成模型特征的生成。
②修改模型参数时，不是在模型上手动修改参数，而是通过修改表达式中的变量值来实现。
③父版工艺生成与常规零件工序建模相同，回转体类零件工序建模参考回转体类零件工序建模方法，非回转体类零件工序建模参考非回转体类零件工序建模方法，此处不再一一赘述。图5所示为父版工艺和新版工艺对应工序的模型
四、结语
NX软件在航空发动机零件的产品建模数控编程方面起着重要的作用。随着MBD技术和数控加工技术的发展，产品的工序建模在工艺准备环节所起的作用越来越大。根据零件结构特点，利用NX的建模功能，采用适合的建模方法，可以起到事半功倍的效果。