整体叶盘(Blisk)是航空发动机中的一个重要部件,已经开始在发动机风扇、压气机、涡轮上广泛采用。它是提高发动机性能、简化结构、降低重量、减少故障率、提高耐久性与可靠性的一项新结构。整体叶盘形式多样,结构变化大,尺寸多,传统的通过CAD软件的二维设计功能来实现叶盘结构设计的方法,不能很好的实现并行设计,导致设计周期长,修改困难。采用CAD软件的三维参数化特征设计方法能够实现叶盘的快速建模,为后续的分析和加工提供可共享的模型,缩短研制周期。 本文以整体叶盘为研究对象,深入分析了整体叶盘的结构和设计过程,研究了基于参数化特征的叶盘造型方法,开发了整体叶盘CAD造型系统,实现整体叶盘三维设计,缩短了叶盘的设计周期。 本文的主要内容和突破的关键技术如下: 1.研究整体叶盘的结构和造型方法。对整体叶盘结构进行归纳和分类,划分为开式整体叶盘、闭式整体叶盘和大小叶片转子,对它们的结构和造型过程进行了详细分析。 2.研究基于特征的整体叶盘造型方法。根据叶盘结构特点,把整体叶盘分成盘体和叶片两大部分,将盘体进行特征分解和简化,利用特征造型的方法,实现盘体参数化造型。对叶片部分实现可修改设计,在叶片建模过程中,解决了叶身截面线拼接问题。提出了截面线整体造型法、缝合法和曲线网格法三种不同的叶片造型方法。 3.开发了整体叶盘CAD造型系统。以UG为CAD平台,进行二次开发,将叶盘设计过程集成到用户界面中,建立了整体叶盘CAD造型系统,给出了三类典型结构的实例。 本文实现了对整体叶盘结构的快速参数化造型,便于用户进行设计和修改,为用户的设计与加工提供了有效工具。