航空发动机被誉为飞机的“心脏”,其中涡轮盘是发动机的核心转动部件,是提高发动机性能的关键部件。航空发动机涡轮结构主要包括涡轮盘和叶片,枞树形榫齿连接以其质量轻、材料利用率高和拆装方便等特点广泛运用于两者之间的连接。连接部位的榫槽结构复杂,通常采用榫槽拉刀进行拉削开槽,榫槽拉刀是一种多齿的刀具,传统的榫槽拉刀设计是涡轮盘设计部门、工艺设计部门和工艺装备部门间串行工作的结果,各个部门间都是通过二维图纸进行信息的交流与传递,因此这种设计方式重复工作量大、设计周期长、效率低。可见,如何提高榫槽拉刀的设计效率,对缩短拉刀和相关航空产品的研制周期具有重要意义。本文提出了基于涡轮盘产品模型的全三维化拉刀设计方法。该方法通过特征识别和参数提取算法获得涡轮盘榫槽型面的加工特征参数,并在UG平台采用参数化设计方法构建了适应不同齿数的榫槽拉刀通用模型模板,通过参数关联将提取出的加工参数信息转化为拉刀设计信息,实现了拉刀通用模型模板的驱动变型。根据该方案开发的榫槽拉刀快速设计系统,实现了涡轮盘设计部门、工艺设计部门、工艺装备部门之间基于三维产品模型的有效协作,有利于全三维化的推广,并缩短了榫槽拉刀的设计周期,提高了榫槽拉刀的设计效率。本文的研究内容和成果如下:(1)通过分析涡轮盘产品模型的榫槽加工特征结构特点,提出了榫槽加工特征识别和参数提取算法,识别出榫槽加工特征,并将该特征的尺寸参数等信息提取出来,转化为拉刀设计参数。(2)利用基于模型模板的参数化设计方法,研究了榫槽拉刀通用模型模板的构建方法,分析了模型模板的驱动参数分类方法,构建了模型模板的驱动参数表达式,建立了拉刀通用模型模板库。(3)通过分析拉刀模型模板驱动变型的原理和过程,建立了榫槽加工特征参数与拉刀设计参数、拉刀设计主参数与辅助参数、拉刀设计参数与模型模板驱动参数的关联,以及拉刀通用模型模板间驱动参数的关联关系,通过参数间的关联关系,实现了模板的驱动变型,从而实现了基于产品模型的榫槽拉刀快速设计。(4)运用UG NX Open API和Visual C++开发工具,基于UG NX平台开发了基于产品模型的涡轮盘榫槽拉刀快速设计系统,满足了企业的实际需求。