基于CAXA环境下电风扇叶片CAD/CAPP/CAM技术研究

0 引言

    电风扇叶片是电风扇的主要组成部分之一，叶片的曲面现状较为复杂，同时要求叶片质量轻，分布均匀，整个结构的对中性好，因此，对叶片的要求较为严格。一般叶片的材料多选择为无毒，无臭，无味的高结晶的聚合物。而Polypropylene AW564具有良好的耐热性、化学稳定性、电性能等，是目前所有塑料中最轻的品种之一，因此，是制造叶片常选择的材料之一。由于风扇叶片生产批量较大，而模具成型方式具有生产效率高，产品质量稳定，可节约材料及生产成本等特点，因此塑科叶片都用注塑模生产。传统的模具设计与加工主要是依靠工程技术人员的经验，利用传统的加工方法，模具要经过多次的反复试验后才能投入生产，而且制造出来的模具精度低，设计周期长，成本较高。随着CAD/CAPP/CAM技术的不断发展，叶片的设计与制造技术有了很大的改进。本文利用国产的主流软件CAXA作为CAD/CAPP/CAM的软件环境，对产品进行设计，注塑模生成，模具加工的工艺设计以及仿真加工，准确可靠，实现了CAD/CAPP/CAM的快速化制造技术。

1 叶片与模具型腔的CAD过程

    风扇叶片的产品从设计到加工过程的基本流程如图1所示。

    图1 叶片设计与加工过程的基本流程图

    1.1 叶片的建模 叶片建模的主要问题是叶片的空间结构现状，对于空间自由曲面，可利用贝恩斯特(Bernstein)基函数。

    三次Bezier曲线段表示为

    利用贝恩斯特基函数B_i，n(u)，B_j，m(V)，可构成一张曲面，该曲面为n×m维Bezier曲面。自由曲面的建模就是按照上述原理将曲面进行划分为一系列曲面片，利用连接条件生成整体曲面，再利用CAXA制造工程师或CAXA实体设计软件(以下的设计都是以CAXA制造工程师软件为平台)，可以很快的把风扇的三维曲面与实体进行建模(模型如图2所示)，建模过程简单、快捷。

    图2 风扇的三维模型

    1.2 模具上下型腔的生成 利用曲面与实体造型，根据要求进行设计，设计好的叶片，利用该软件可以进行模具的自动生产，在生成模具前，由于塑料制品在注入型腔冷却后有一定的收缩率，因此，在制备型腔时(以下都以模具的左型腔为例)，对设计好的叶片进行放样。不同的材科，其收缩率不同，表1给出了部分常用塑料的收缩率。对放样后的零件与设计好的毛坯，利用软件中自带的布尔运算，可以自动的生成模具的上下型腔，或先生成包含设计好的零件毛坯，利用软件中具有的开模功能，自动生成上下型腔，模具的上下型腔如图3、图4所示。