浅论实用型涡轮叶片精铸模具CAPP系统

涡轮叶片作为航空发动机的关键部件之一。其设计结构和制造质量是影响发动机整体性能的重要因素。为使涡轮叶片能承受   高的温度。现代航空发动机采用全新的结构设计和温合金。使用的冷却技术，通过涡轮叶片内许多而复杂的冷却通孔对叶片进行对流、冲击和局部气膜冷却。这种设计必然导致涡轮叶片具有复杂的内型和外型。将增加其制造难度，延长其制造周期。如何提高航空发动机涡轮叶片的制造工艺水平，缩短制造周期，不仅是影响我国新机研制水平的核心问题；同时对于批量生产而言，也是影响我国航空工业的发展和   建设的一个关键问题。目前，航空发动机涡轮叶片主要采用无余量熔模铸造辅以机械加工的工艺来完成。常规流程   先   通过模具成型的方式获取铸造所使用的   蜡型和陶瓷型芯．然后通过蜡模匹配压型、制壳等直至完成这些航空产品的铸造。在这一系列工艺过程中蜡型和陶瓷型芯精铸模具的设计和生产是其"瓶颈"，是整个工艺过程中   复杂、周期   长的工艺。本文对CAPP(ComputerAidedProcessPlanning)技术在涡轮叶片精铸模具的设计和制造技术中的发展和应用作一介绍。

1CAPP技术在模具制造中的作用

涡轮叶片等航空产品精铸模具，是一种产品。又是一种技术密集型产品，加之各国为了   进行严密的技术封锁，因此现有涡轮叶片精铸模具的设计和生产水平已成为影响我国航空发动机乃至现代航空工业发展的因素之一。

随着工业的发展。对模具工业的要求是：面对工业产品的   新换代。模具业应做出敏捷的反应。并能、高质、提供所需的各类模具，来完成产品的制造。显然，传统的模具设计与制造模式是难以达到这种要求的。业已证明，要达到这样的要求，   的出路是进行模具工业的技术改造。用信息技术带动和提升模具工业的设计与制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。

CAPP是运用计算机技术协助工艺设计人员进行工艺设计的一种技术。是以计算机技术为支撑的信息时代环境下的产物。与传统的工艺设计相比，它在设计方法、设计过程、设计质量和效率等各方面都发生．了质的变化。其主要优点在于，CAPP可以使工艺设计人员摆脱大量、繁琐的重复劳动；缩短工艺设计周期，工艺设计质量，提高产品的市场竞争能力：提高产品工艺的重用性，   大限度地利用现有资源，降低生产成本；使没有丰富经验的工艺师设计出   的工艺规程，以当前制造业工艺设计任务繁重但缺少有经验工艺设计人员的矛盾；有助于推动企业工艺设计的标准化和工艺管理的化。目前．我国在采用CAPP技术设计和制造模具方面。无论是从应用的广泛性还是技术水平上来看。都与发达工业   存在较大的差距。尤其是在应用CAPP技术进行工艺过程设计方面，效果很不理想，需要进行大量的标准化基础工作。

目前。某些数控技术实验室对结构复杂盼涡轮叶片在UG二次的基础上完成了精铸模具3D设计及装配干涉仿真．制造过程主要采用数控加工及特种加工的方式，但工艺过程设计现仍采用传统的手工编制的方式。致使设计与制造   脱离。手工编制工艺的主要瓶颈表现在：要求设计人员具有丰富的生产经验、设计过程任务过于繁琐、工艺数据的准确性难以以及信息集成度低等方面。涡轮叶片精铸模具的结构和活块零件的形状较复杂．工艺设计易受到诸如企业生产环境、制造资源、生产批量、工艺习惯、工艺方法、工艺设计人员工艺水平等因素的影响：随着信息技术、计算机水平的不断发展．现行通用CAPP系统在对涡轮叶片精铸模具的工艺设计过程中无法针对具体产品、具体制造环境做到高质   的应用。因此，针对数控技术实验室的资源环境和工艺人员的使用需求，实用型涡轮叶片精铸模具CAPP系统具有重要意义。

2实用型涡轮叶片精铸模具CAPP系统的主要内容

工艺设计就是为被加工零件规定合理的工艺过程、工艺操作规程、工艺装备和工艺参数等，它是一项经验性且随着制造环境的变化而多变的决策过程，是连接产品设计与产品制造的桥梁，它的质量和效率直接影响企业制造资源的配置与优化、产品质量、生产组织效率、产品成本与制造周期等方方面面。当前，技术发展。产品   新换代频繁，多品种、小批量的生产模式已占主导地位，传统的工艺设计方法已不能适应制造业的发展需要。其主要表现在于采用人工设计方式。设计任务繁琐、重复工作量大、工作效率低：设计周期长，难以满足产品周期越来越短的需求：受工艺人员的经验和技术水平限制，工艺设计质量难以；设计手段落后，难以实现工艺设计的重用性、规范性、标准化和化。显然。传统工艺，设计方式已不能满足现代制造业的要求。

针对在PDM、网络和并行工程环境下中小型航空发动机关键零件设计制造中遇到的难题．深入研究航空产品模具设计和制造方法．以及现有设计体系中的软件、工程数据等资源的信息集成的相关技术是实现"涡轮叶片精铸模具CAPP系统"的重要内容。

工艺规程设计是CAPP   基本和   核心的功能。针对数控技术实验室的制造环境，深入研究工艺规程设计理论并实用型涡轮叶片精铸模具工艺规程设计原型系统，整合重复性工作，寻找工艺规划规律，规范工艺规划过程，提高信息集成度，对于降低设计人员的工作强度，缩短工艺规划周期，增强产品的经济时效性具有重要意义。同时。可以为深入涡轮叶片精铸模具CAPP系统及数控技术实验室实施信息化制造打下良好的基础。