PAGE38葉輪零件四軸數(shù)控生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)摘要在動(dòng)力機(jī)械中，葉輪是一個(gè)比較關(guān)鍵的部件，在航空與航天領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，該零件的生產(chǎn)技術(shù)，在制造行業(yè)中一直作為一個(gè)重要課題存在。四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)越性能，可以加工復(fù)雜程度、精度要求高的零件。在技術(shù)不斷發(fā)展的今天，四軸生產(chǎn)技術(shù)一直被各個(gè)國(guó)家的學(xué)者所重視。同時(shí)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)該項(xiàng)技術(shù)一直采取封鎖的政策。由于大多數(shù)的先進(jìn)裝備，都需要通過這類技術(shù)進(jìn)行制造，所以國(guó)家與相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)尤其重視。像飛機(jī)、導(dǎo)彈以及各類武裝裝備的生產(chǎn)，都離不開此類技術(shù)。本次課題是以葉輪零件為研究對(duì)象，對(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，并完成其數(shù)控編程，通過對(duì)零件的設(shè)計(jì)，了解并掌握四軸數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)的相關(guān)知識(shí)。文中對(duì)葉輪零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，完成了數(shù)控工藝的設(shè)計(jì)，并將工藝進(jìn)行了編程，同時(shí)確定了符合要求的刀具加工路線。利用軟件CAM，對(duì)刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了優(yōu)化，完成了刀具中各項(xiàng)參數(shù)的確定，讓零件在生產(chǎn)中心的工藝路線進(jìn)行了優(yōu)化。在完成后置處理之后，完成了NC文件的生成。利用Vericut進(jìn)行仿真，讓整個(gè)生產(chǎn)可以進(jìn)行模擬，對(duì)數(shù)控生產(chǎn)的程序進(jìn)行了嚴(yán)重，確保制件的品質(zhì)，減小生產(chǎn)費(fèi)用，這對(duì)于企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的提高有很重要的意義。關(guān)鍵詞：葉輪；四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控；數(shù)控加工工序；刀路軌跡；Vericut仿真目錄摘要 IIIAbstract IV引言 1第一章論緒 21.1選題的依據(jù)及意義 21.2國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì) 21.3論文主要內(nèi)容 4第二章零件分析 52.1葉輪制造特點(diǎn) 52.2葉輪幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 62.3零件毛坯分析 72.3.1零件毛坯材料分析 72.3.2零件毛坯種類分析 82.4本章小結(jié) 8第三章葉輪四軸數(shù)控加工工藝制定 93.1工藝設(shè)計(jì) 93.2夾具體 93.3加工方法分析 113.4擬定加工路線 113.5選擇數(shù)控銑削用刀具 133.6切削用量的選擇 143.7切削液的選擇 15第四章葉輪四軸數(shù)控加工刀具軌跡規(guī)劃 164.1CAD/CAM加工編程過程 164.1.1加工環(huán)境的創(chuàng)建 164.1.2加工坐標(biāo)系的確定 174.1.3各種加工參數(shù)的設(shè)定 174.1.4刀具軌跡規(guī)劃及參數(shù)設(shè)置方法 194.2編制粗加工葉輪程序 194.3編制精加工葉輪程序 234.4后置處理 274.4本章小結(jié) 28第五章基于VERICUT的加工仿真驗(yàn)證 295.1VERICUT仿真步驟 295.1.1項(xiàng)目初始化 295.1.2建立機(jī)床模型和加載控制系統(tǒng)文件 305.1.3安裝夾具和毛坯 315.1.4新建刀具和載入加工程序 335.1.5建立坐標(biāo)系 345.1.6設(shè)置G代碼偏置 345.2仿真演示 35總結(jié) 36參考文獻(xiàn) 38PAGE1引言作為通道類型的零件，葉輪的構(gòu)造比較有代表性，同時(shí)也相對(duì)復(fù)雜，該零件用于能源、航空以及冶金等多個(gè)行業(yè)，像航空發(fā)動(dòng)設(shè)備中的整體葉輪、壓縮設(shè)備上的葉輪等。設(shè)計(jì)葉輪零件，涉及到多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，如空氣動(dòng)力學(xué)以及流體力學(xué)等。此零件中，其曲面的生產(chǎn)方式、生產(chǎn)精度以及生產(chǎn)表面的品質(zhì)，直接影響該零件的性能。早期整體類型的葉輪大多會(huì)以鑄造的方式進(jìn)行加工，待其成型之后對(duì)其進(jìn)行修光處理，在設(shè)計(jì)理論不斷發(fā)展之后，該零件的使用表面構(gòu)造越來(lái)越復(fù)雜，模具生產(chǎn)的難度也增大，加工工藝更多，造價(jià)更高，同時(shí)葉片的精度無(wú)法確保，其表面相對(duì)粗糙，極易產(chǎn)生集中的應(yīng)力，出現(xiàn)氣蝕，導(dǎo)致零件的動(dòng)平衡性不高。在數(shù)控技術(shù)中，難度大、適用區(qū)間廣的四軸數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)，其自動(dòng)化生產(chǎn)的精度高，效率高，生產(chǎn)若為五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)類型，與三軸加工相比，有更大的優(yōu)勢(shì)。下面是其具體表現(xiàn)：1)加工若以四軸進(jìn)行，能防止刀具出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，在三軸機(jī)床中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的加工，可以通過四軸來(lái)完成。2)若需要加工直紋面或者是五坐標(biāo)，其成型可通過側(cè)線一次完成，制作效率高、品質(zhì)優(yōu)。3)加工若以四軸進(jìn)行，多個(gè)表面多個(gè)工序的制作裝夾一次即可實(shí)現(xiàn)，制件的精度更易確保。4)此類生產(chǎn)中，刀具與零件之間其切削的狀態(tài)良好。5)若生產(chǎn)空間是有一定局限的通道、組合曲面的制作，在四軸生產(chǎn)時(shí)，刀具可以用較大規(guī)格的，防止出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，所用刀具要有較高的剛性?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，四軸生產(chǎn)技術(shù)被各個(gè)國(guó)家的學(xué)者所重視。同時(shí)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)該項(xiàng)技術(shù)一直采取封鎖的政策。由于大多數(shù)的先進(jìn)裝備，都需要通過這類技術(shù)進(jìn)行制造，所以國(guó)家與相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)尤其重視。像飛機(jī)、導(dǎo)彈以及各類武裝裝備的生產(chǎn)，都離不開此類技術(shù)。對(duì)于五坐標(biāo)生產(chǎn)技術(shù)而言，其主要的問題之一便是五坐標(biāo)編程技術(shù)。本次課題是以葉輪零件為研究對(duì)象，對(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，并完成其數(shù)控編程，通過對(duì)零件的設(shè)計(jì)，了解并掌握四軸數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)的相關(guān)知識(shí)。PAGE37第一章論緒1.1選題的依據(jù)及意義本次設(shè)計(jì)的是葉輪零件，該零件是自由曲面類型中比較典型的零件。該零件在推進(jìn)器中的效率高，使用很廣泛，它的用途是讓設(shè)備可以前進(jìn)與倒退，偶爾會(huì)協(xié)助設(shè)備進(jìn)行回轉(zhuǎn)。葉輪制造的曲面形狀與生產(chǎn)精度，直接影響推進(jìn)的效率以及工作的噪音，對(duì)生產(chǎn)方法進(jìn)行研究，可以讓葉輪零件的生產(chǎn)精度以及效率更高。作為通道類型的零件，葉輪的構(gòu)造比較有代表性，同時(shí)也相對(duì)復(fù)雜，該零件用于能源、航空以及冶金等多個(gè)行業(yè)，像航空發(fā)動(dòng)設(shè)備中的整體葉輪、壓縮設(shè)備上的葉輪等。設(shè)計(jì)葉輪零件，涉及到多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，如空氣動(dòng)力學(xué)以及流體力學(xué)等。此零件中，其曲面的生產(chǎn)方式、生產(chǎn)精度以及生產(chǎn)表面的品質(zhì)，直接影響該零件的性能。早期整體類型的葉輪大多會(huì)以鑄造的方式進(jìn)行加工，待其成型之后對(duì)其進(jìn)行修光處理，在設(shè)計(jì)理論不斷發(fā)展之后，該零件的使用表面構(gòu)造越來(lái)越復(fù)雜，模具生產(chǎn)的難度也增大，加工工藝更多，造價(jià)更高，同時(shí)葉片的精度無(wú)法確保，其表面相對(duì)粗糙，極易產(chǎn)生集中的應(yīng)力，出現(xiàn)氣蝕，導(dǎo)致零件的動(dòng)平衡性不高。因葉輪零件的用途比較特殊，所以在制作時(shí)，大多以合金為原料制造，此類原料有較好的機(jī)械性能，能滿足葉輪零件的使用性能。螺旋槳中，其葉片不厚、有較長(zhǎng)的懸壁，另外其構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，其生產(chǎn)要用到多軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備以及細(xì)且長(zhǎng)的刀具。不管是螺旋槳的設(shè)計(jì)，還是螺旋槳的生產(chǎn)，或者是后期的維修，對(duì)于中眾多的技術(shù)人員而言，都是較大的挑戰(zhàn)。早期葉輪的生產(chǎn)，是利用一般的銑床進(jìn)行粗加工之后，用大量的人力來(lái)完成修模磨，這樣生產(chǎn)不僅耗費(fèi)大量的時(shí)間與精力，同時(shí)零件的精度無(wú)法確保。想要讓四軸聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)在加工中心的潛能都發(fā)揮出來(lái)，在對(duì)此類型自由曲面進(jìn)行側(cè)銑生產(chǎn)時(shí)，需要用到非球頭類型的刀具，這樣可以讓零件的生產(chǎn)精度與效率得到提高。由于大多數(shù)的先進(jìn)裝備，都需要通過這類技術(shù)進(jìn)行制造，所以國(guó)家與相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)尤其重視。像飛機(jī)、導(dǎo)彈以及各類武裝裝備的生產(chǎn)，都離不開數(shù)控機(jī)床。1.2國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)國(guó)內(nèi)利用數(shù)控機(jī)床對(duì)整體、半封閉以及開放類型的葉輪進(jìn)行生產(chǎn)，最早開始于上世紀(jì)七十年代。發(fā)展至今，國(guó)內(nèi)開始將毛坯進(jìn)行鍛造之后，在多坐標(biāo)NC中對(duì)葉片進(jìn)行制作，并且利用這種生產(chǎn)方法被越來(lái)越多的企業(yè)所使用。有些較為重要的扇葉需要在國(guó)防工業(yè)中使用，像火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中所用的內(nèi)轉(zhuǎn)子、風(fēng)扇，或者是渦輪等?，F(xiàn)在大多都是通過多坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)。現(xiàn)在中國(guó)使用的機(jī)床，多部分都是四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，這些機(jī)床的技術(shù)大多都達(dá)到來(lái)國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家中，葉輪的生產(chǎn)大多還是以數(shù)控點(diǎn)銑法、側(cè)銑法來(lái)進(jìn)行。機(jī)械生產(chǎn)水平發(fā)達(dá)的國(guó)家大多以側(cè)銑法來(lái)完成直紋葉片、以及曲面扇葉的生產(chǎn)，其生產(chǎn)效率與精度都很高，該項(xiàng)技術(shù)也相對(duì)成熟?，F(xiàn)在用于多軸五坐標(biāo)生產(chǎn)的編程軟件，主要以美國(guó)的MastercamX5，Mastercam一AB以及瑞士Starrag為主。除此之外，還有UG、CATIA以及PRO/E等通用軟件用來(lái)對(duì)葉輪進(jìn)行生產(chǎn)。中國(guó)葉輪制造企業(yè)大多使用軟件CAD/CAM來(lái)完成設(shè)計(jì)生產(chǎn)。在使用此類軟件進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，將葉輪與葉片的相關(guān)參數(shù)輸入到軟件中，扇葉的數(shù)控生產(chǎn)程序即可生成。綜合來(lái)看，國(guó)內(nèi)對(duì)于扇葉的生產(chǎn)與設(shè)計(jì)，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍然存在一定的差距，不少制造企業(yè)生產(chǎn)所用的軟件與硬件，還需要通過進(jìn)口，不過國(guó)外此類軟件的售價(jià)相對(duì)高，中國(guó)很多企業(yè)無(wú)法承受，另外國(guó)外對(duì)于此類型軟件采取了技術(shù)封裝，其核心的技術(shù)很難真正得到，若零件的型號(hào)發(fā)生變化，數(shù)控程序的編制就難以完成。我國(guó)在數(shù)控生產(chǎn)方面，仍需投入大量的資金與人力，對(duì)數(shù)控技術(shù)進(jìn)行研究。一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，利用數(shù)控軟件來(lái)生產(chǎn)扇葉的技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，不過其售價(jià)對(duì)于中國(guó)的大部分生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，難以接受；我國(guó)數(shù)控軟件方面的技術(shù)有待提高，同時(shí)軟件的功能也需進(jìn)一步完善。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各項(xiàng)技術(shù)的成熟，相信在不久的將來(lái)，數(shù)控軟件生產(chǎn)技術(shù)越來(lái)越成熟。利用效率高的側(cè)銑工藝來(lái)對(duì)扇葉進(jìn)行生產(chǎn)，將不會(huì)成為一個(gè)難題。UGNX軟件的加工功能不僅在于5軸的定位，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)，利用2.5軸到3軸進(jìn)行銑削/鉆孔，四軸生產(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)仿真以及生產(chǎn)方向上刀具位置的編輯。粗生產(chǎn)、前傾角的控制、精加工側(cè)傾角、銑削側(cè)刃都是5軸聯(lián)動(dòng)銑削中具備的功能。利用四軸進(jìn)行銑削，不僅讓生產(chǎn)的效率提高，讓刀具可用更長(zhǎng)時(shí)間，同時(shí)能讓曲面有更高的精度。對(duì)于葉輪的生產(chǎn)，其必要前提便是完成葉輪幾何造型。在發(fā)動(dòng)機(jī)要求不斷提高的現(xiàn)在，其轉(zhuǎn)子的構(gòu)造也更加復(fù)雜，對(duì)整體類型的轉(zhuǎn)子進(jìn)行三維造型顯得尤為重要。葉片的各項(xiàng)參數(shù)，可以利用逆向工程來(lái)對(duì)其數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行獲取，另外數(shù)據(jù)點(diǎn)的獲取還可利用理論計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。將原始結(jié)構(gòu)的幾何規(guī)格利用不同的測(cè)量方法對(duì)零件進(jìn)行構(gòu)建，這就是逆向工程：將各個(gè)截面中的通型值點(diǎn)通過i次樣條，完成曲線的插值運(yùn)算，隨后對(duì)其開展光順加工。若曲線中拐點(diǎn)相對(duì)多，在光順進(jìn)行時(shí)，通過最小能量法來(lái)完成。進(jìn)行光順是確保時(shí)型存在規(guī)律的拐點(diǎn)，將多出的拐點(diǎn)去除，沒有規(guī)定葉型線中曲率的變化。這樣可以讓零件的設(shè)計(jì)周期縮短，不過有jrm的零件，其性能不會(huì)超過其原型。在進(jìn)行理論計(jì)算時(shí)，其原理是按照流體力學(xué)來(lái)進(jìn)行，對(duì)設(shè)計(jì)的葉片其葉型的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析。

對(duì)于自由曲面零件而言，其數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)重點(diǎn)是要把曲面制作出來(lái)，本次設(shè)計(jì)在對(duì)整體葉片進(jìn)行構(gòu)造進(jìn)行分析，詳細(xì)了解曲面成型的原理，把葉片曲面給定的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，將其在笛卡爾坐標(biāo)系中進(jìn)行轉(zhuǎn)化，形成此類型坐標(biāo)，通過B樣條來(lái)對(duì)截面的各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行插值同時(shí)完成加密，獲得需要的數(shù)據(jù)點(diǎn)，再通過最小乘法將槳葉曲面擬合出來(lái)，通過對(duì)偏離與光順權(quán)的調(diào)整，獲得所需的二階不間斷類型的槳葉曲面。這種方法將軟件UG中的建模、仿真功能進(jìn)行了充分應(yīng)用，完成了葉輪的曲面造型以及其數(shù)控生產(chǎn)方法的驗(yàn)證工作。在機(jī)械生產(chǎn)中，葉輪的制作對(duì)于技術(shù)人員而言有一定的難度。想要生產(chǎn)出的整體葉輪，其品質(zhì)合格，研究者考慮來(lái)多種辦法。最早是利用鑄造，待其成型之后對(duì)其進(jìn)行修光，隨后是利用石蠟來(lái)進(jìn)行鑄造，還使用過電火花的生產(chǎn)方式。除此之外還有一些生產(chǎn)企業(yè)，通過三坐標(biāo)對(duì)其進(jìn)行仿形銑?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)對(duì)于整體葉輪的生產(chǎn)，越來(lái)越多的生產(chǎn)企業(yè)，使用的是將毛坯進(jìn)行鍛造之后在多坐標(biāo)NC中進(jìn)行生產(chǎn)，有些較為重要的扇葉需要在國(guó)防工業(yè)中使用，像火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中所用的內(nèi)轉(zhuǎn)子、風(fēng)扇，或者是渦輪等?，F(xiàn)在大多都是通過多坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)?，F(xiàn)在中國(guó)使用的機(jī)床，多部分都是四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，這些機(jī)床的技術(shù)大多都達(dá)到來(lái)國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。完成數(shù)控編程之后，其后置處理有生成生產(chǎn)刀具的路徑以及生成數(shù)控代碼。利用后置處理設(shè)備，對(duì)系統(tǒng)生成的刀具路徑進(jìn)行讀取，在其中將重要的生產(chǎn)信息提出出來(lái)，結(jié)合所用數(shù)控機(jī)床的性能，以及NC中對(duì)程序格式的規(guī)格，對(duì)其展開分析以及處理，最后生成NC程序，讓數(shù)控機(jī)床可以自動(dòng)識(shí)別，這即是數(shù)控生產(chǎn)中的后置處理，該項(xiàng)操作與軟件的工作效果以及產(chǎn)品的生產(chǎn)品質(zhì)有直接關(guān)系。作為比較有代表性的曲面零件，葉輪的生產(chǎn)也就是曲面的制作，在機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)中，對(duì)于自由曲面的生產(chǎn)一直是困擾研究者的難題，通過數(shù)控機(jī)床來(lái)完成曲面零件的制作，大多會(huì)用三軸數(shù)控銑床完成，若曲面零件的構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，單單用三軸數(shù)控銑床，還是無(wú)法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。早期對(duì)于葉輪的粗加工，大部分都是利用普通銑床來(lái)完成，對(duì)其進(jìn)行的精加工，是利用人工砂輪打磨，并通過模板測(cè)量，這樣重復(fù)的交替來(lái)完成，如此生產(chǎn)零件的精度不高，同時(shí)制造效率太低，操作者工作的環(huán)境也不好，另外這樣生產(chǎn)，需要工人具備一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。在技術(shù)不斷發(fā)展之后，現(xiàn)在對(duì)于整體葉輪的生產(chǎn)，均通過數(shù)控機(jī)床進(jìn)行，隨后進(jìn)行拋光處理，直至精度滿足要求。因沒有辦法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量分析，所用的刀具規(guī)格、生產(chǎn)的步長(zhǎng)以及行間距等，各項(xiàng)參數(shù)大多是按照之前的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。1.3論文主要內(nèi)容（1）閱覽大量葉輪相關(guān)資料，對(duì)葉輪的生產(chǎn)工藝以及其發(fā)展情況進(jìn)行了解。（2）完成葉輪生產(chǎn)工藝的編程；（3）設(shè)計(jì)CAM刀路并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化；（4）在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行銑削生產(chǎn)葉輪，對(duì)其完成NC編程以及后置（G代碼）加工；（5）通過軟件UG中具備的CAM，來(lái)完成生產(chǎn)板塊的模擬生產(chǎn)；（6）刀具路徑的優(yōu)化設(shè)計(jì)

第二章零件分析對(duì)于葉輪的生產(chǎn)，其必要前提便是完成葉輪幾何造型。在發(fā)動(dòng)機(jī)要求不斷提高的現(xiàn)在，其轉(zhuǎn)子的構(gòu)造也更加復(fù)雜，對(duì)整體類型的轉(zhuǎn)子進(jìn)行三維造型顯得尤為重要。葉片的各項(xiàng)參數(shù)，可以利用逆向工程來(lái)對(duì)其數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行獲取，另外數(shù)據(jù)點(diǎn)的獲取還可利用理論計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。將原始結(jié)構(gòu)的幾何規(guī)格利用不同的測(cè)量方法對(duì)零件進(jìn)行構(gòu)建，這就是逆向工程：將各個(gè)截面中的通型值點(diǎn)通過藝術(shù)樣條，完成曲線的插值運(yùn)算，隨后對(duì)其開展光順加工。若曲線中拐點(diǎn)相對(duì)多，在光順進(jìn)行時(shí)，通過最小能量法來(lái)完成。進(jìn)行光順是確保時(shí)型存在規(guī)律的拐點(diǎn)，將多出的拐點(diǎn)去除，沒有規(guī)定葉型線中曲率的變化。這樣可以讓零件的設(shè)計(jì)周期縮短，不過有jrm的零件，其性能不會(huì)超過其原型。在進(jìn)行理論計(jì)算時(shí)，其原理是按照流體力學(xué)來(lái)進(jìn)行，對(duì)設(shè)計(jì)的葉片其葉型的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析。

2.1葉輪制造特點(diǎn)有多種方法可以加工葉輪：（一）整體鍛壓加工葉輪（1）外徑圓坯在經(jīng)過鍛壓成型之后，進(jìn)行加熱至鍛壓溫度，經(jīng)葉輪的外徑朝內(nèi)不斷進(jìn)行鍛壓，制成葉輪所需的毛坯，隨后對(duì)其開展初鍛與精鍛，完成葉片與輪轂。鍛壓制造的方法與遠(yuǎn)古時(shí)期的打劍相似，要進(jìn)行千錘百煉。在鍛壓完成之后，其葉片的后端位置，原料纖維排列的方向相同于拉力的方向，將葉片的抵抗拉力的強(qiáng)度提高，這樣葉輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)壓力也提高。（2）內(nèi)側(cè)圓坯在經(jīng)過鍛壓成型之后，進(jìn)行加熱至鍛壓溫度，經(jīng)葉輪的內(nèi)徑朝外不斷進(jìn)行鍛壓，制成葉輪所需的毛坯，隨后對(duì)其開展初鍛與精鍛，完成葉片與輪轂。這種鍛造的方法相對(duì)復(fù)雜，與前一種加工相比，其工序更多。不過此種制造方法，其葉片、輪轂纖維排列的方向要比前一種好，同時(shí)抵抗拉力的強(qiáng)度，葉片也要前一種高。（3）整體平面圓坯在經(jīng)過鍛壓成型之后，進(jìn)行加熱至鍛壓溫度，經(jīng)葉輪平面位置不斷進(jìn)行鍛壓，制成葉輪所需的毛坯，隨后對(duì)其開展初鍛與精鍛，完成葉片與輪轂。這種的鍛壓方法，其生產(chǎn)的工藝不復(fù)雜，且費(fèi)用小，不過與前兩種生產(chǎn)方式相比，其纖維排列的方向要低。（3）試制通過模具利用人工完成整體3、4葉片的敲打加工，對(duì)其進(jìn)行超速驗(yàn)證。等其符合要求，對(duì)其設(shè)置鍛壓模。這種類型的生產(chǎn)方式，相對(duì)復(fù)雜，需要掌控好鍛壓的方向、溫度、余量、操作次數(shù)、壓力等各方面因素，同時(shí)需要進(jìn)行若干次試驗(yàn)，葉輪才能達(dá)到合理的要求。（二）用整體熱擠壓的方法制作葉輪對(duì)需要鍛壓的毛坯進(jìn)行加熱處理，達(dá)到擠壓溫度之后，從模具內(nèi)由輪轂位置朝2外進(jìn)行不斷擠壓使其成型，隨后開展精加工。這樣制造的葉輪，其密度與強(qiáng)度均比鑄造的方法要高。（三）新型材料的應(yīng)用尋找新型的納米材料，該材料最好可以耐受高溫，并具有較高的強(qiáng)度，這樣制作的葉輪更符合設(shè)計(jì)要求。（四）鑄造加工葉輪鑄造加工有產(chǎn)品的造型、產(chǎn)品造芯以及鑄造。選用哪一種鑄造方法，需要結(jié)合造型、造芯以及人工造型與設(shè)備造型進(jìn)行分析確定，同時(shí)鑄造方法的確定，需要結(jié)合該產(chǎn)品的各項(xiàng)參數(shù)，與設(shè)計(jì)資料進(jìn)行比對(duì)，確定砂型鑄造。（五）數(shù)控編程制作結(jié)合產(chǎn)品所用原料以及設(shè)計(jì)的葉輪結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行編程，完成加工。此類生產(chǎn)方式，需要結(jié)合產(chǎn)品的性能以及特點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)所需的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行確定，大多可用四軸或者車銑等，復(fù)合類型的數(shù)控機(jī)器進(jìn)行。2.2葉輪幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)觀察零件圖2-1，本次設(shè)計(jì)的葉輪，其曲面屬于自由曲面，流道補(bǔ)款，葉片有較大的扭曲，同時(shí)朝著一邊仰的傾向，制作期間很容易出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，有較高的制作難度。在考慮到干涉的問題之后，有時(shí)會(huì)將曲面的制作進(jìn)行分段，這樣制作的表面，難以確保其精度的要求。此次設(shè)計(jì)的葉輪，其前緣的圓角，半徑有加大的曲率變化，制作期間生產(chǎn)設(shè)備的角度需要出現(xiàn)較大的變化，需要完成環(huán)繞葉片有一定的制作難度；考慮到葉片有強(qiáng)度要求，需要設(shè)置變圓角于輪轂同葉片之間。因槽道不寬，葉片比較高，制作變圓角也存在一定的難度。對(duì)需要設(shè)計(jì)的葉輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，其整體的外部直徑是φ108mm它的高54.7mm，位于葉輪內(nèi)部的孔，屬于通孔φ8mm，其主、分流葉片均設(shè)計(jì)了7扇，其下端的圓弧設(shè)置成1mm。圖組2-12.3零件毛坯分析2.3.1零件毛坯材料分析對(duì)葉輪的性能分析，大多會(huì)用銅合金、鑄鐵以及鑄鋼等金屬材料為原料制作。最近幾年，隨著技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)企業(yè)開始使用一些非金屬原料來(lái)生產(chǎn)葉輪，如玻璃鋼、尼龍等。在國(guó)內(nèi)內(nèi)河中使用的船，其整體葉輪大多會(huì)使用鋼板為原料進(jìn)行焊接。有較高機(jī)械強(qiáng)度的無(wú)鎳高錳青銅，有著較大的延伸率，抵抗沖擊的性能良好，可以經(jīng)受住海水的腐蝕，同時(shí)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)比較方便，不過抵抗空泡剝蝕的特性不高。主體為鋼鋁，在其中加入錳，鐵，鎳等成分，形成來(lái)鋁青銅。此類原料具備錳青銅的性能，同時(shí)其重量小，有較高的疲勞強(qiáng)度、有較好的抗剝蝕性能，所以在一些大型速度快船舶的葉輪制作中會(huì)用到。此類原料也有其缺點(diǎn)，就是難以熔煉，有較高的澆鑄技術(shù)要求，另外結(jié)構(gòu)較大的鑄件，其緩冷脆性是一個(gè)問題，同時(shí)制造費(fèi)用很高。若以鑄鐵為原料制作整體葉輪，造價(jià)不高，易于鑄造，不過機(jī)械性能不高，材質(zhì)脆且極易斷裂，使用時(shí)間不長(zhǎng)。因?yàn)閺?qiáng)度不高，有較大的切面厚度，槳的效率不高，所以這類型葉輪，大多會(huì)用在結(jié)構(gòu)不大，速度不快的船中。若以鑄剛為原料制作整體葉輪，此類葉輪有較高的機(jī)械強(qiáng)度，有較好的抵抗沖擊的能力，不過在鑄造期間，易產(chǎn)生形變，不容易控制，會(huì)讓葉輪的外部輪廓尺寸發(fā)生較大變化，制作起來(lái)比較麻煩，造價(jià)高，與鑄鐵類型的葉輪相比，海水更容易將其腐蝕，使用時(shí)間不長(zhǎng)，大多以備件使用。想要讓設(shè)計(jì)的整體葉輪，在抗腐蝕以及空泡剝蝕方面滿足使用要求，一些要船舶會(huì)以鎳合金、鈦合金為原料，制作葉輪。本次葉輪的設(shè)計(jì)，確定用無(wú)鎳高錳鋁青銅為原料進(jìn)行制作。2.3.2零件毛坯種類分析生產(chǎn)所用的毛坯類型，直接影響產(chǎn)品的用途、構(gòu)造、性能以及產(chǎn)品制作的可行性。有多種毛坯的加工方法，如型材、鑄造、鍛造以及焊接。結(jié)合設(shè)計(jì)要求，確定型材類型的毛坯。所用棒料的規(guī)格為φ114x60mm。2.4本章小結(jié)本節(jié)重點(diǎn)對(duì)葉輪的生產(chǎn)方法進(jìn)行了解，并分析了設(shè)計(jì)的葉輪構(gòu)造。第三章葉輪四軸數(shù)控加工工藝制定3.1工藝設(shè)計(jì)（1）工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容1）分析產(chǎn)品的工藝2）將生產(chǎn)所用的毛坯與設(shè)備確定3）生產(chǎn)方案的確定4）確定生產(chǎn)所用的刀具，完成工具單的填寫5）將產(chǎn)品裝夾的方法確定6）將粗、精生產(chǎn)進(jìn)行時(shí)的切削用量確定7）各個(gè)工序的設(shè)計(jì)，并完成工序卡的填寫（2）生產(chǎn)程序的編寫1）產(chǎn)品坐標(biāo)系的建立2）對(duì)基點(diǎn)規(guī)格的分析與確定3）精度與規(guī)格的確定4）生產(chǎn)程序的編寫（3）完成生產(chǎn)，并對(duì)精度進(jìn)行檢驗(yàn)1）輸入生產(chǎn)程序，完成仿真操作2）產(chǎn)品的生產(chǎn)3）檢測(cè)產(chǎn)品的精度，對(duì)檢驗(yàn)單進(jìn)行填寫3.2夾具體利用夾具體把位于夾具之上的多個(gè)部件以及元件連接起來(lái)，那么夾具體的構(gòu)造以及規(guī)格，要根據(jù)夾具上多個(gè)部件的設(shè)計(jì)以及同機(jī)床之間的連接方式來(lái)確定。生產(chǎn)期間，夾具體會(huì)受到切削生產(chǎn)的力以及夾緊產(chǎn)生的力。若想要讓夾具體在形狀上不發(fā)生改變，工作中不產(chǎn)生振動(dòng)，其強(qiáng)度與剛度需要設(shè)置合理。通過對(duì)定位基準(zhǔn)的確定，生產(chǎn)需要用夾具進(jìn)行裝夾。這樣可以實(shí)現(xiàn)分中打表，并完成驗(yàn)證，裝夾一次，可以讓生產(chǎn)的精度提高。裝夾方案在設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合所確定的生產(chǎn)表面與其定位的基準(zhǔn)，來(lái)完成工件的裝夾，同時(shí)夾具的選擇要合理。繪制出來(lái)夾具圖（在CAD文檔中可有其詳細(xì)構(gòu)造）圖3-1繪制出的裝配圖（在CAD文檔中可有其詳細(xì)構(gòu)造）圖3-2下面圖中便是該零件的三維裝配結(jié)構(gòu)。圖3-33.3加工方法分析葉輪制作是否復(fù)雜，需要看葉片中曲面的造型是否復(fù)雜。衡量某個(gè)數(shù)控機(jī)床性可以通過制作的葉輪曲面復(fù)雜程度可以看出。以形成的原理來(lái)對(duì)曲面進(jìn)行分類，有直紋與非直紋之分。而直紋面又有可展類型與非可展類型之分，若曲面為可展直紋面，可以通過非數(shù)控機(jī)床完成生產(chǎn)。若曲面為非可展直紋面，需要使用四軸以上聯(lián)動(dòng)的數(shù)控設(shè)備進(jìn)行制作，方可滿足設(shè)計(jì)精度的要求。3.4擬定加工路線生產(chǎn)路線在設(shè)計(jì)時(shí)，需要以制作零件的精度、表面要求為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，要滿足易于計(jì)算、走刀路徑不長(zhǎng)的要求。在設(shè)計(jì)生產(chǎn)路線時(shí)，需要考慮的因素有制件的表面要求、制件的精度要求、設(shè)備進(jìn)給的間隔尺寸、所用刀具的可用時(shí)間以及產(chǎn)品的外觀等。對(duì)每一個(gè)切面的曲線形狀進(jìn)行鏟出，隨后沿著然槳葉的徑向，將多出來(lái)的金屬層切除。由于進(jìn)行澆鑄期間，其頁(yè)面時(shí)朝下的，鑄造的品質(zhì)比較容易形成，所以對(duì)葉面的生產(chǎn)，僅僅需要對(duì)其不平的位置進(jìn)行制作，像幾何形狀存在較小的偏差，需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。對(duì)整體扇葉在工作時(shí)的真正情況進(jìn)行分析，大多數(shù)的扇葉，其曲面位置有較高的精度要求，在工作期間，旋轉(zhuǎn)是以高速進(jìn)行，需要有較高的動(dòng)平衡，這里以扇葉的構(gòu)造、所用原料展開分析：（1）葉輪位置設(shè)計(jì)了較多的葉片，根據(jù)輪轂的直徑不一樣，葉片數(shù)也不一樣，設(shè)計(jì)的葉片有長(zhǎng)、短之分，葉片形成了空間曲面，其有較高的扭曲，同時(shí)設(shè)計(jì)了仰角，制作期間刀具進(jìn)行擺動(dòng)時(shí)，兩個(gè)相鄰的葉片的切削極易出現(xiàn)干涉的情況，所以需要合理確定切削生產(chǎn)的方向。同時(shí)，對(duì)曲面的制作，是分段進(jìn)行的，在制作時(shí)，需要確保生產(chǎn)表面滿足一致性的要求；（2）葉片與葉片間，其流道并不寬，制作尺寸小，在刀具選用時(shí)，不適合使用強(qiáng)】剛度高的大直徑工具；（3）在進(jìn)氣、出氣的邊部圓角，其曲率半徑會(huì)出現(xiàn)較大的變化，讓所用的刀具與夾具角度出現(xiàn)較大的變化；（4）考慮到強(qiáng)度要求，扇葉輪轂同葉片間，通過倒圓角的方式進(jìn)行過渡采，此處刀具的確定要合理；（5）葉片的構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，其內(nèi)壁也不厚，工藝剛性不高，在對(duì)其加工工藝設(shè)計(jì)時(shí)，需要設(shè)計(jì)多個(gè)工步進(jìn)行來(lái)回制作，避免制作期間出現(xiàn)應(yīng)力導(dǎo)致形變；針對(duì)葉輪設(shè)計(jì)的加工工藝：1）輪轂的制作此部分的加工，需要制作出位于輪轂的兩邊端面、軸孔以及鍵槽等。2）葉面的制作此部分加工，需要讓加工好的葉片滿足精度要求。大多會(huì)選用球頭刀對(duì)葉片進(jìn)行制作。3）葉根的制作若葉輪的尺寸不大，在制作葉根時(shí)，需要同時(shí)完成輪轂側(cè)邊的制作。大多會(huì)以側(cè)銑的方式來(lái)完成葉根的制作，生產(chǎn)準(zhǔn)備的刀具為球頭錐銑刀，制作期間，所用的銑刀母線要與輪轂邊部的母線處于平行，輪轂側(cè)邊通過銑刀的側(cè)刃完成制作，葉根圓角通過球頭部分完成制作。扇葉也就是分布了均勻葉片的零件，該零件屬于回轉(zhuǎn)體類型，其工作的原點(diǎn)確定為其底部平面的圓心，對(duì)零件的找正以及后處理工作進(jìn)行簡(jiǎn)化。結(jié)合整體扇葉的構(gòu)造特點(diǎn)，大體可將生產(chǎn)所需要的設(shè)備類型、刀具型號(hào)、夾具種類以及裝夾的方式進(jìn)行確定。在刀具的生產(chǎn)時(shí)，四軸聯(lián)動(dòng)進(jìn)行制作需要對(duì)底部平面進(jìn)行制作，如此設(shè)計(jì)可以將刀具導(dǎo)致的過切與干涉的情況降到最低，讓刀具的剛性得到提高。在粗加工中將流道的生產(chǎn)余量去除，這對(duì)精加工的品質(zhì)的效率有著直接影響，因此粗加工的品質(zhì)與生產(chǎn)效率直接影響扇葉的生產(chǎn)。在扇葉中，其流道位置的生產(chǎn)余量沒有與扇葉型線一樣，其分布并不均勻，在進(jìn)行切削生產(chǎn)期間，其深度不是固定不變的，刀具所承受的力會(huì)出現(xiàn)較大的變化，這樣會(huì)讓刀具的可用時(shí)長(zhǎng)縮短，讓生產(chǎn)的品質(zhì)降低，需要對(duì)生產(chǎn)軌跡進(jìn)行合理規(guī)格。在對(duì)流道進(jìn)行開粗生產(chǎn)時(shí)，大多會(huì)將其分成多個(gè)干層，進(jìn)行逐個(gè)開粗。流道區(qū)域的分割時(shí)朝著流道面方向進(jìn)行的，這樣設(shè)計(jì)，可以讓粗制作之后的每一層厚度可以更均稱，制作過程穩(wěn)定性更高。工藝過程卡（工廠名）綜合工藝過程片卡品名與型號(hào)產(chǎn)品名葉輪工件的圖號(hào)坯料名坯料類型棒料產(chǎn)品重毛重牌號(hào)規(guī)格φ114x60mm凈重特性件數(shù)1工序號(hào)內(nèi)容生產(chǎn)車間機(jī)器名與編號(hào)所用夾具1結(jié)合坯料的規(guī)格，進(jìn)行下料φ114x60mm2對(duì)外部輪廓、孔以及兩個(gè)端面的進(jìn)行車加工金工數(shù)控車床3葉片進(jìn)行開粗處理金工數(shù)控銑床夾具（專用）4對(duì)輪轂流道開展精銑加工金工生產(chǎn)中心（四軸聯(lián)動(dòng)）夾具（專用）5對(duì)主葉片開展精加工金工生產(chǎn)中心（四軸聯(lián)動(dòng)）夾具（專用）6對(duì)位于主葉片位置的葉根圓開展精加工金工生產(chǎn)中心（四軸聯(lián)動(dòng)）夾具（專用）7對(duì)分流葉片開展精加工金工生產(chǎn)中心（四軸聯(lián)動(dòng)）夾具（專用）8對(duì)位于分流葉片位置的葉根圓開展精加工金工生產(chǎn)中心（四軸聯(lián)動(dòng)）夾具（專用）編制抄寫校對(duì)審核批準(zhǔn)3.5選擇數(shù)控銑削用刀具對(duì)葉輪的生產(chǎn)所用的刀具如下：非平面開展的半精、精加工準(zhǔn)備的刀具為球刀對(duì)零件圖進(jìn)行分析，葉輪零件中，不僅有平面、扭曲的曲面，還有圓弧以及倒圓角等，制作的工序并不簡(jiǎn)單。想要讓對(duì)刀與換刀的時(shí)間縮短，降低刀具切換時(shí)的誤差，提高生產(chǎn)的速度，在進(jìn)行粗、精生產(chǎn)時(shí)，刀具做好用相同的，這樣精度可以確保。結(jié)合葉輪的構(gòu)造，性能以及生產(chǎn)余量與精度要求，準(zhǔn)備用于來(lái)硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行生產(chǎn)，此零件進(jìn)行精加工所用的刀具在下表中進(jìn)行了標(biāo)注。數(shù)控銑削加工刀具卡品名葉輪零件圖號(hào)1補(bǔ)償值/mm備注序號(hào)號(hào)名稱刀柄型號(hào)刀具所用原料硬質(zhì)合金刀直徑/mm長(zhǎng)/mm1T01球頭刀（ED4R2）BT50Φ4150D12T02球頭刀（ED2R4）BT50Φ2150D1編制審核批準(zhǔn)共1頁(yè)第1頁(yè)3.6切削用量的選擇使用效率高的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)，需要將生產(chǎn)的三大要素確定，也就是生產(chǎn)的原料、切削生產(chǎn)所用的刀具以及切削進(jìn)行時(shí)的用量。這三個(gè)因素直接影響生產(chǎn)的時(shí)間、刀具可用市場(chǎng)以及生產(chǎn)的品質(zhì)。想要生產(chǎn)方式確定的更有效更經(jīng)濟(jì)，需要對(duì)切削的因素進(jìn)行合理確定。設(shè)計(jì)者在切削生產(chǎn)用量確定時(shí)，需要結(jié)合生產(chǎn)的原料，原料的硬度、進(jìn)行切削的形態(tài)、生產(chǎn)進(jìn)給的量以及刀具的可用時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行綜合分析。將最合理的切削生產(chǎn)速度確定。1.主軸轉(zhuǎn)速的確定結(jié)合設(shè)備切削生產(chǎn)速度的允許值來(lái)確定：可以這樣確定主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的速度：上式z之中——主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的速度——切削生產(chǎn)進(jìn)行的速度——所用刀具的直徑因?qū)γ恳话训哆M(jìn)行計(jì)算時(shí)，方法一樣，此處以圓鼻刀20R0.8mm進(jìn)行計(jì)算。結(jié)合資料中切削生產(chǎn)速度表格，若生產(chǎn)準(zhǔn)備的設(shè)備為立式數(shù)控銑床MVC850B，其主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的速度可確定結(jié)合切削生產(chǎn)的原理，需要制作的零件精度、所用原料以及刀具所用的原料與可用時(shí)長(zhǎng)均會(huì)影響切削生產(chǎn)進(jìn)行的速度。切削進(jìn)行時(shí)的速度Vc表：產(chǎn)品的材料硬度/HBS切削進(jìn)行時(shí)的速度銑刀原料為高速鋼銑刀原料為硬質(zhì)合金鋼<22518~4266~15012~3654~1206~21鑄鐵<190190~2609~1845~904.5~1021~30鋁70~120100~200黃銅53~5620~502.進(jìn)給速度的確定在固定時(shí)間中，進(jìn)行切削生產(chǎn)的工件同銑刀朝著進(jìn)給方向發(fā)生的相對(duì)移動(dòng)，就是進(jìn)給的速度?？梢赃@樣來(lái)確定F:F=ZN每一齒進(jìn)給的量需要通過產(chǎn)品所用原料的力學(xué)性能、生產(chǎn)所用的刀具原料、產(chǎn)品的表面要求等確定。產(chǎn)品所用原料的強(qiáng)、硬度高，那么更小，若相反的話就越大；產(chǎn)品表面的要求越高，，就更??；按照刀具所用的原料不同，進(jìn)給的量也會(huì)不一樣，一般以高速鋼為原料的銑刀進(jìn)給的量小于硬質(zhì)合金銑刀。進(jìn)給的量表產(chǎn)品的材料進(jìn)給的量/（mm/z）進(jìn)行銑床粗加工進(jìn)行銑床精加工高速鋼硬質(zhì)合金高速鋼硬質(zhì)合金鋼鑄鐵鋁通過分析，切削生產(chǎn)的用量需要結(jié)合設(shè)備的性能、再通過資料進(jìn)行類比的方法進(jìn)行選取。另外，在確定時(shí)，要滿足主軸運(yùn)轉(zhuǎn)速度、切削進(jìn)行的深度以及進(jìn)給的速度三者的要求，確定合理切削生產(chǎn)用量。3.7切削液的選擇結(jié)合設(shè)計(jì)相關(guān)的書籍，可知使用的較多的冷卻液有這些類型：冷卻液表名稱溶液成分作用水溶水、防銹溶液冷卻、清洗乳化水、油以及乳化劑冷卻、潤(rùn)滑、清洗、防銹油礦物油、動(dòng)植物油潤(rùn)滑、防銹結(jié)合產(chǎn)品所用原料，冷卻液的造價(jià)與用途，確定用乳化液。若以刀具所用原料來(lái)分析，若刀具為硬質(zhì)合金，其冷卻液大多會(huì)用乳化液，此類型溶液有較好的冷卻效果。在進(jìn)行綜合分析之后，確定冷卻液類型為乳化液?？梢杂盟瓿衫鋮s、潤(rùn)滑以及清洗，同時(shí)還具備防銹的效果。

第四章葉輪四軸數(shù)控加工刀具軌跡規(guī)劃4.1CAD/CAM加工編程過程確定了葉片原料為型材棒料，對(duì)其進(jìn)行銑削加工，之后設(shè)計(jì)若干道工序完成基本結(jié)構(gòu)的制作，生產(chǎn)準(zhǔn)備用四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心，讓輪轂、葉片在同一個(gè)坯料上一次制作實(shí)現(xiàn)。這樣設(shè)計(jì)的葉輪，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，其曲面的誤差并不大，動(dòng)平衡期間的質(zhì)量去除不多，這是比較合理的生產(chǎn)方法。隨著五坐標(biāo)數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)的不斷成熟，讓之前需要人工制作的產(chǎn)品，可以進(jìn)行整體的機(jī)加工。通過數(shù)控生產(chǎn)方法，對(duì)整體來(lái)類型的葉片進(jìn)行制作，其CAD/CAM系統(tǒng)的構(gòu)造圖繪制出。本次設(shè)計(jì)，利用CAD/CAM進(jìn)行編程的流程可見圖4-1。CAD/CAMCAD/CAM四軸后處理CAD對(duì)葉輪進(jìn)行造型四軸后處理CAD對(duì)葉輪進(jìn)行造型生成刀位的軌跡仿真生成刀位的軌跡仿真葉片輪轂葉片輪轂仿真刀具生產(chǎn)的軌跡動(dòng)態(tài)模擬生產(chǎn)流程葉根圓角葉片輪轂仿真刀具生產(chǎn)的軌跡動(dòng)態(tài)模擬生產(chǎn)流程葉根圓角葉片輪轂圖4-1CAD/CAM編程過程4.1.1加工環(huán)境的創(chuàng)建軟件UG有多種生產(chǎn)方式，對(duì)于一般的生產(chǎn)，可以進(jìn)行多軸加工的，本次設(shè)計(jì)的整體葉輪，其制作屬于超過三坐標(biāo)的多軸加工，一般的生產(chǎn)方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)葉輪的制作，所以需要將生產(chǎn)環(huán)境確定，就是銑出可變輪廓完成葉輪模塊的編程。圖4-2CAM配置圖4-3加工環(huán)境4.1.2加工坐標(biāo)系的確定對(duì)生產(chǎn)的坐標(biāo)系進(jìn)行創(chuàng)建，詳細(xì)的操作步驟可見圖。圖4-4加工坐標(biāo)系圖4-5指定加工坐標(biāo)系圖4-6加工坐標(biāo)系設(shè)定位置4.1.3各種加工參數(shù)的設(shè)定1、設(shè)計(jì)幾何部件，確定制作的幾何部件是三維造型。觀察圖4-7a可知。圖4-7a設(shè)置幾何體2、觀察圖4-7b可知坯料的設(shè)置。圖4-7b指定毛坯3、確定生產(chǎn)所用的刀具，前面確定了多軸生產(chǎn)方式對(duì)葉輪進(jìn)行加工，此處刀具確定為球頭銑刀，制作期間，使用刀具的側(cè)刃，觀察圖4-8，可知球頭刀ED4R2、ED2R1的建立詳情。圖組4-8刀具圖4.1.4刀具軌跡規(guī)劃及參數(shù)設(shè)置方法需要對(duì)刀具運(yùn)行的軌跡進(jìn)行規(guī)劃，可以讓生產(chǎn)的精度得到確保，并提高生產(chǎn)的效率。刀具軌跡的設(shè)計(jì)時(shí)，按照這些要求進(jìn)行：（1）將其軌跡的幾何形狀確定；（2）將其連接的次序與方式進(jìn)行確定；（3）將刀具運(yùn)行軌跡的疏密進(jìn)行確定；（4）在利用四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，需要讓每一個(gè)刀具所處的空間狀態(tài)確定。4.2編制粗加工葉輪程序1、工序的創(chuàng)建按下鼠標(biāo)右鍵，找到workpice并點(diǎn)擊插入，找到工序即會(huì)出現(xiàn)“創(chuàng)建工序”窗口，在其中確定類型，在類型中找到mill_mulit_blade，并選擇“工序子類型”，在首個(gè)葉片粗加工中，找到“刀具”，在其中確定ED30R15球頭刀隨后找到幾何體，找到workpice確定方法，找到mill_rough對(duì)其進(jìn)行單擊，詳細(xì)操作可見圖4-9。圖4-92、對(duì)輪轂參數(shù)進(jìn)行設(shè)定可在葉片粗加工中，對(duì)輪廓，包覆面以及指定葉片進(jìn)行設(shè)定，詳細(xì)操作可見圖4-10。圖4-103、驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的方法找到驅(qū)動(dòng)方法并單擊，隨后找到葉片邊緣點(diǎn)，在其中確定沿葉片方向，在后緣中確定與前緣想通隨后到達(dá)切削模式，確定往復(fù)上升開始設(shè)計(jì)切削方向，確定順銑并對(duì)步距進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定恒定，詳細(xì)操作，觀察圖4-22可知。圖4-11圖4-124、刀軸各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置找到按鈕并點(diǎn)擊，找到側(cè)傾安全角在其中填寫0.2，可見圖4-125、切削各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置，將精加工的余量均設(shè)置成0.2mm，觀察圖4-13可知。圖4-13圖4-146、對(duì)非切削的移動(dòng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，觀察圖4-14可知。7、對(duì)進(jìn)給效率與主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的速度進(jìn)行設(shè)置，觀察圖4-15可知圖4-159、刀具軌跡的運(yùn)算，觀察圖4-16可知詳情。圖4-1610、刀具軌跡的變換與復(fù)制鼠標(biāo)右擊會(huì)出現(xiàn)刀具圖標(biāo)，觀察圖4-17，找到對(duì)象并單擊，隨后找到變換點(diǎn)擊之后出現(xiàn)窗口圖4-18，在其中找到類型確定繞點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，隨后確定變換參數(shù)，在指定樞軸點(diǎn)確定孔中心點(diǎn)，在角度位置填寫360/60并點(diǎn)擊結(jié)果，確定復(fù)制，在非關(guān)聯(lián)副本數(shù)位置填寫5，點(diǎn)擊確定，刀具的軌跡即可生成。觀察圖4-19可知詳情。圖4-17圖4-18圖4-194.3編制精加工葉輪程序1、工序的創(chuàng)建按下鼠標(biāo)右鍵，找到workpice并點(diǎn)擊插入，找到工序即會(huì)出現(xiàn)“創(chuàng)建工序”窗口，在其中確定“類型”，在類型中找到“mill_mulit_blade”，并選擇工序子類型，在第三個(gè)葉片精加工中，找到刀具，在其中確定ED30R15球頭刀隨后找到幾何體，找到workpice確定方法，找到mill_finsh對(duì)其進(jìn)行單擊，詳細(xì)操作可見圖4-20。圖4-202、對(duì)輪轂參數(shù)進(jìn)行設(shè)定可在葉片粗加工中，對(duì)輪廓，包覆面以及指定葉片進(jìn)行設(shè)定，詳細(xì)操作可見圖4-21。圖4-213、驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的方法找到驅(qū)動(dòng)方法并單擊，隨后需要精制作的幾何體，確定葉片，找到需要進(jìn)行切削的面，點(diǎn)擊全部面，點(diǎn)擊切削模式，確定出螺旋，找到切削方向，確定進(jìn)行順銑削，點(diǎn)擊起點(diǎn)，找到后緣點(diǎn)擊確定，詳細(xì)操作，觀察圖4-22可知。圖4-22圖4-234、刀軸各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置找到按鈕并點(diǎn)擊，找到側(cè)傾安全角在其中填寫0.2，可見圖4-25、切削各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置，觀察圖4-24可知。圖4-24圖4-256、對(duì)非切削的移動(dòng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，觀察圖4-25可知。7、對(duì)進(jìn)給效率與主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的速度進(jìn)行設(shè)置，觀察圖4-26可知圖4-269、9刀具軌跡的運(yùn)算，觀察圖4-27可知詳情。圖4-27圖4-2810、將刀具的軌跡進(jìn)行選擇，對(duì)剩下部分進(jìn)行加工，觀察圖4-28可知。11、分流葉片的設(shè)計(jì)，同進(jìn)行精加工時(shí)，主葉片的設(shè)計(jì)參數(shù)均相同，觀察圖4-29可知。圖4-29對(duì)輪轂、主葉、分流根圓精加工的程序編寫與上相同，觀察下面三個(gè)圖即可知。圖4-30圖4-31圖4-324.4后置處理加工確定了五坐標(biāo)，對(duì)其數(shù)控程序進(jìn)行導(dǎo)出，觀察圖4-33可知。圖4-33后置處理N1TRAFOOFN2T="ED4R2"N3M6N4D1N5FGROUP(X,Y,Z,A,C)N6TRAORIN7G54G0A0C0N8M11M81N9S3500M3N10M08N11G0X0Y0N12CYCLE832(_camtolerance,0,1)N13G64N14G01N15F5000N16G0A-68.93886C-45.76645N17G0G90X25.4968Y53.23959Z-39.02874N18X23.08016Y48.19345N19G17G94G1X22.96427Y47.68437Z-39.02622N20X22.95955Y47.16862Z-38.94515N21X23.00166Y46.75484Z-38.84814A-68.94456C-45.76595。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。N347894X44.16242Y24.64089Z-45.82995A32.61851C113.58982N347895X44.44177Y24.89251Z-45.84363A32.33102C113.86643N347904X47.47329Y26.14144Z-45.87007N347905X47.92497Y26.32495Z-45.68324N347906G0X51.73842Y28.41966N347907TRAFOOFN347908G01Z150F3000N347909FGROUP()N347910G53G0D0Z670N347911CYCLE832()N347912G0A0C0N347913M10M80N347914M30程序設(shè)計(jì)的段數(shù)很多，在附帶中可見詳情。4.4本章小結(jié)這一章對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了詳細(xì)分析，對(duì)葉輪的生產(chǎn)流程進(jìn)行了程序編寫，完成了多項(xiàng)重要參數(shù)的確定。第五章基于VERICUT的加工仿真驗(yàn)證5.1VERICUT仿真步驟5.1.1項(xiàng)目初始化將軟件vericut打開，達(dá)到主界面，也就是圖5-1中展示的。圖5-1找到文件并點(diǎn)擊，在其中新建項(xiàng)目，觀察圖5-2可知圖5-2確定模板，觀察圖5-3可知圖5-3此時(shí)會(huì)到達(dá)的界面為新項(xiàng)目，將會(huì)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目初始化，觀察圖5-4可知。圖5-45.1.2建立機(jī)床模型和加載控制系統(tǒng)文件找到操控系統(tǒng)，確定出本次需要用的控制系統(tǒng)，觀察圖5-5可知。圖5-5對(duì)機(jī)床進(jìn)行雙擊，確定出需要的機(jī)床類型，觀察圖5-6可知圖5-65.1.3安裝夾具和毛坯找到附屬類型并點(diǎn)擊，觀察圖5-7可知圖5-7找到夾具，并點(diǎn)擊添加，觀察圖5-8、5-9可知圖5-8圖5-9找到毛坯，并確定添加，觀察圖5-10可