文 献 综 述

随着煤、石油、天然气等传统化石能源的日益耗尽，风能的开发和利用越来越得到人们的重视，而风力发电机转子叶片则是风力发电机组的关键部件之一，其设计、材料和工艺决定风力发电装置的性能和功率。然而风电叶片复杂的曲面形状、庞大的外形尺寸，带来了许多的制造困难。现在的叶片多采用复合材料，同时用专用的模具制造，为保证复合材料叶片设计外形和尺寸精度，叶片长度越长，成型时对模具刚度和强度的要求就越高，模具的重量和成本也会大幅度提高。为减轻模具重量，降低模具成本，大型复合材料叶片的制造模具也逐渐由金属模具向复合材料模具转变，这也意味着叶片可以做得更长。

为满足上面的制造要求，风电叶片增减材机床应运而生。增减材复合加工技术是一种将产品设计、软件控制以及增材制造与减材制造相结合的新技术。借助于计算机生成的CAD模型，并将其按一定的厚度分层，从而将零件的三维数据信息转换为一系列的二维或三维轮廓几何信息，层面几何信息融合沉积参数和机加工参数生成增材制造加工路径数控代码， 最终成型三维实体零件。然后针对成形的三维的实体零件进行测量与特征提取，并与CAD模型进行对照寻找误差区域后，基于减材制造，对零件进行进一步加工修正，直至满足产品设计要求。由此在同一台机床上可实现”加减法”的加工，是现有的数控切削加工和3D打印组合的混合型方案。这样，对于传统切削加工无法实现的特殊几何构型或特殊材料的零件，近净成形的阶段可由增材制造承担，而后期的精加工与表面处理，则由传统的减材加工承担。由于在同一台机床上完成所有加工工序，不仅避免了原本在多平台加工时工件的夹持与取放所带来的误差积累，提高制造精度与生产效率，同时也节省了车间空间，降低制造成本。

其中为了更好地保证增减材机床的五轴铣削功能，就需要开发相应的CAM软件并优化改进。CAM是计算机辅助制造的英文缩写，是一项利用计算机软、硬件协助人完成产品的设计与制造的技术。CAD/CAM技术产生于20世纪50年代末、60年代初，高速发展于20世纪80-90年代。目前数控车床、数控铣床、多轴联动数控机床、模具雕刻机等现代设备己在工厂中广泛使用，这些设备大部分所用的控制程序都是由CAM系统产生的。目前流行的CAD/CAM软件主要有以下几种：UG、PRO/E、CATIA等等。各软件的重心各有侧重，市场占有份额也各有不同，当然也有很多综合使用的情况。现将这几种软件进行简要的介绍和比较：

UG(Unigraphics NX)是Siemens PLMSoftware公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。UG针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。UG的一个最大特点就是混合建模，从产品设计到模具设计，再到加工、分析、渲染，几乎无所不包。UG的优势还可体现在以下诸多方而:能够提供可靠、精确的刀具路径;刀具的使用没有限制;多种走刀方式;可以设置不同的切削深度和多种进退刀方法等等。

Pro/Engineer是美国参数技术公司(PTC)开发的CAD/CAM软件，它采用面向对象的统一数据库和全参数化造型技术，为三维实体造型提供了一个优良的平台。其工业设计方案可以直接读取内部的零件和装配文件，当原始造型被修改后，具有自动更新的功能。其Moldesign模块用于建立几何外形，产生模具的模芯和腔体，产生精加工零件和完善的模具装配文件。新近发布的版本，提供最佳加工路径控制和智能化加工路径创建，允许NC编程人员控制整体的加工路径直到最细节的部分。该软件还支持高速加工和多轴加工，带有多种图形文件接口。

CATIA最早是由法国达索飞机公司研制的，目前属于IBM公司，是一个高档CAD/CAM/CAE系统，广泛用于航空、汽车或功能化约束的变量式设计。根据其提供的3D线架，用户可以精确地建立、修改与分析3D几何模型。其曲而造型功能包含了高级曲面设计和自由外形设计，用于处理复杂的曲线和曲面定义，并由许多自动化功能，包括分析工具，加速了曲线设计过程。CATIA提供的装配设计模块可以建立并管理基于3D的零件和约束的机械装配件，自动地对零件的连接进行定义，便于对运动机构进行早期分析，大大加速了装配件的设计，后继应用则可利用此模型进行进一步的设计、分析和制造。该软件的后处理程序支持铣床、车床和多轴加工。

CAD/CAM技术是集计算机科学、计算数学、计算机图形学、产品设计与制造等于一体的知识密集型技术。CAD/CAM理论与技术不断地发展与完善，其特点是全局的突破式飞跃和局部的循序式渐进相结合。CAD/CAM系统的开发需要大量的技术积累与继承、借鉴。对于一个CAD/CAM软件产品来说，必须具有自己的特点，结合生产实际需要，在某些应用领域或在处理水平上独树一帜。目前国内在人力与财力上尚不能与国外相抗衡，独立开发大型的、集成程度很高的CAD/CAM系统。因此，国内的CAD/CAM技术研究机构必须从生产需要出发，结合现有技术积累，有针对性地开发出有特色的适合国内中小型企业和某些有特定需要的CAD/CAM产品以占领国内市场，保持在某些方面的领先地位，并不断跟踪世界先进技术，振兴民族CAD/CAM软件产业。

面向制造业的CAD/CAM集成系统是国内CAD/CAM产业中的一个突破点，目前国内此类成熟的产品屈指可数，而国外的CAD/CAM系统虽然集成度很高，但由于其价位高且针对性不强、操作复杂，很难适应国内中小型企业特别是某些特定行业的需要，因此在国内开发和推广自主版权的面向制造业的CAD/CAM集成系统不仅十分必要，而且具有相当的发展空间。结合国情和自身实际情况，CAD/CAM集成系统可采用以下开发策略：

1.汲取以前在CAD/CAM系统开发过程中积累的丰富资源，借鉴国外著名CAD/CAM系统的成功经验，应用当前最新的技术，确保所开发的CAD/CAM系统的技术先进性；