基于UG的軸流式葉輪多軸數(shù)控編程與Vericut加工仿真含2張CAD圖.zip

基于UG的軸流式葉輪多軸數(shù)控編程與Vericut加工仿真含2張CAD圖.zip,基于,UG,軸流,葉輪,數(shù)控,編程,Vericut,加工,仿真,CAD 軸流式葉輪多軸數(shù)控編程與Vericut加工仿真 摘 要 葉輪作為動力機(jī)械的關(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于航天航空等領(lǐng)域，其加工技術(shù)一直是制造業(yè)中的一個重要課題。而五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術(shù)以其特有的優(yōu)越性在復(fù)雜、高精度零件加工方面發(fā)揮著越來越重要的作用。 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展是日新月異，因此葉輪的造型設(shè)計(jì)和五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術(shù)一直是數(shù)控加工領(lǐng)域內(nèi)國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)之一。并且也一直受到西方國家對我國的技術(shù)封鎖。因?yàn)樵S多先進(jìn)武器裝備的制造，如飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克等的關(guān)鍵零件，都離不開高性能數(shù)控機(jī)床的加工，五軸聯(lián)動編程技術(shù)是五坐標(biāo)加工技術(shù)的關(guān)鍵問題之一。在此對螺旋槳的三維造型和數(shù)控編程技術(shù)的各方面內(nèi)容做一簡單概述。 論文研究了葉輪零件的五軸數(shù)控加工工藝和編程，設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序，制定合理的工藝并分析刀具參數(shù)對加工質(zhì)量的影響，并使用CAM模塊設(shè)計(jì)其刀路軌跡，優(yōu)化加工路徑及刀具參數(shù)，最終得到了零件在加工中心上的最優(yōu)工藝路線，經(jīng)后置處理生成NC文件。基于Vericut仿真環(huán)境，通過模擬整個加工過程，驗(yàn)證了數(shù)控加工程序和后置處理的正確性，從而保證了加工質(zhì)量，降低成本，提高企業(yè)的核心競爭力，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。 關(guān)鍵詞：葉輪；五軸聯(lián)動數(shù)控；數(shù)控加工工序；刀路軌跡；Vericut仿真 Abstract Impeller as power machinery of key components, are widely used in aerospace and other fields, its processing technology has been an important subject in manufacturing. The five axis nc machining technology linkage by its unique superiority in complex, high-precision parts processing plays a more and more important role. Nc machining technology development is rapid, the modelling of the impeller design and five-axis linkage nc machining technology has been the nc machining of the highlights in agro-scientific research in the field at home and abroad scholars. And has also been influenced by western countries technology blockade of our country. Because of many advanced weapons and equipment manufacturing, such as aircraft, missiles, tanks and other key parts, cannot leave the high performance CNC machine tool processing, five-axis linkage programming technology is one of the key problems of the five coordinates processing technology. The propeller in the three dimensional modeling and nc programming technology in various aspects to do a simple overview. Paper studied the five-axis NC machining of impeller parts process and programming, NC machining process design, make a reasonable process and analyze the influence of tool parameters on the machining quality and use the CAM module design the knife road track, optimization of machining path and tool parameters, finally got the parts on a machining center, the optimal process route, generate NC files after the rear processing. Based on Vericut simulation environment, by simulating the whole process, verify the validity of the nc machining program and post processing, to ensure the processing quality, reduce costs, improve the core competitiveness of enterprises, has great practical significance. Key words: impeller； Five-axis linkage CNC； The nc machining process；Knife road track；Vericut simulation  目 錄 摘 要 II Abstract III 引 言 1 第一章 論緒 2 1.1選題的依據(jù)及意義 2 1.2國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 2 1.3論文主要內(nèi)容 4 第二章 零件分析 5 2.1葉輪制造特點(diǎn) 5 2.2葉輪幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 6 2.3零件毛坯分析 7 2.3.1零件毛坯材料分析 7 2.3.2零件毛坯種類分析 8 2.4本章小結(jié) 8 第三章 葉輪五軸數(shù)控加工工藝制定 9 3.1工藝設(shè)計(jì) 9 3.2夾具體 9 3.3 加工方法分析 11 3.4擬定加工路線 11 3.5 選擇數(shù)控銑削用刀具 13 3.6切削用量的選擇 14 3.7切削液的選擇 15 第四章 葉輪五軸數(shù)控加工刀具軌跡規(guī)劃 16 4.1 CAD/CAM加工編程過程 16 4.1.1 加工環(huán)境的創(chuàng)建 16 4.1.2加工坐標(biāo)系的確定 17 4.1.3各種加工參數(shù)的設(shè)定 18 4.1.4刀具軌跡規(guī)劃及參數(shù)設(shè)置方法 19 4.2編制粗加工葉輪程序 20 4.3 編制精加工葉輪程序 24 4.4后置處理 28 4.4本章小結(jié) 29 第五章 基于VERICUT的加工仿真驗(yàn)證 30 5.1 VERICUT仿真步驟 30 5.1.1項(xiàng)目初始化 30 5.1.2建立機(jī)床模型和加載控制系統(tǒng)文件 31 5.1.3安裝夾具和毛坯 32 5.1.4新建刀具和載入加工程序 34 5.1.5設(shè)置G代碼偏置 35 5.2仿真演示 36 總 結(jié) 39 致 謝 40 參考文獻(xiàn) 41 引 言 葉輪零件是具有代表性且造型比較典型的通道類復(fù)雜零件，它在能源動力、航空航天、石油化工、冶金等行業(yè)中均有廣泛應(yīng)用，如航空發(fā)動機(jī)上的整體葉輪、坦克發(fā)動機(jī)增壓器扇葉、水泵及壓縮機(jī)葉輪等。這類零件的設(shè)計(jì)涉及到空氣動力學(xué)、流體力學(xué)等多個學(xué)科，曲面加工手段、加工精度和加工表面質(zhì)量對其性能參數(shù)都有很大影響。傳統(tǒng)的整體葉輪生產(chǎn)一般采用鑄造成型后修光的方法，但是隨著設(shè)計(jì)理論的發(fā)展，整體葉輪類零件工作面形狀日趨復(fù)雜，模具制造的難度比較大，工藝過程復(fù)雜，制造成本高，葉片精度難以保證，而且葉片的表面光潔度差，容易造成應(yīng)力集中，產(chǎn)生氣蝕，葉輪的動平衡性能差。 五軸數(shù)控加工技術(shù)是數(shù)控技術(shù)中難度最大、應(yīng)用范圍最廣的技術(shù)。在復(fù)雜曲面的高效、精密、自動化加工方面，五坐標(biāo)聯(lián)動加工更是具有三軸加工所不能比擬的的優(yōu)勢。主要體現(xiàn)在以下幾個方面: 1)五軸加工可有效地避免刀具千涉，加工三軸機(jī)床難以加工的復(fù)雜零件; 2)對于直紋面的加工，五坐標(biāo)加工可以采用側(cè)銑的方式一刀成型，加工質(zhì)量和加工效率高; 3)五軸加工可以實(shí)現(xiàn)一次裝夾、多面多工序加工，容易保證產(chǎn)品精度; 4)五軸加工中刀具相對于工件具有良好的切削狀態(tài); 5)對于加工空間受到限制的通道加工和組合曲面過渡區(qū)域加工，五軸加工可以選用較大尺寸刀具避開干涉進(jìn)行加工，刀具剛性好。 因此，五軸加工技術(shù)一直是數(shù)控加工領(lǐng)域內(nèi)國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)之一。并且，也一直受到西方國家對我國的技術(shù)封鎖。因?yàn)樵S多先進(jìn)武器裝備的制造，如飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克等的關(guān)鍵零件，都離不開高性能數(shù)控機(jī)床的加工。五坐標(biāo)編程技術(shù)是五坐標(biāo)加工技術(shù)的關(guān)鍵問題之一。在此對葉輪的加工工藝和數(shù)控編程技術(shù)的各方面內(nèi)容結(jié)合五軸數(shù)控加工技術(shù)做一簡單概述。 1 第一章 論緒 1.1選題的依據(jù)及意義 葉輪零件是一類典型的自由曲面零件，是推進(jìn)器中效率比較高，應(yīng)用最廣的一種，其主要功用是使機(jī)器前進(jìn)和后退，有時也協(xié)助機(jī)器回轉(zhuǎn)。它的曲面形狀和制造精度直接決定了推進(jìn)效率和噪音的大小，而加工方法的研究將有助于提高該類零件的加工精度和效率。 葉輪零件是一類具有代表性且造型比較典型的通道類復(fù)雜零件，它在能源動力、航空航天、石油化工、冶金等行業(yè)中均有廣泛應(yīng)用，如航空發(fā)動機(jī)上的整體葉輪、坦克發(fā)動機(jī)增壓器葉輪、水泵及壓縮機(jī)葉輪等。這類零件的設(shè)計(jì)涉及到空氣動力學(xué)、流體力學(xué)等多個學(xué)科，曲面加工手段、加工精度和加工表面質(zhì)量對其性能參數(shù)都有很大影響。傳統(tǒng)的葉輪生產(chǎn)一般采用鑄造成型后修光的方法，但是隨著設(shè)計(jì)理論的發(fā)展，葉輪零件工作面形狀日趨復(fù)雜，模具制造的難度比較大，工藝過程復(fù)雜，制造成本高，葉片精度難以保證，而且葉片的表面光潔度差，容易造成應(yīng)力集中，產(chǎn)生氣蝕，葉片的動平衡性能差。葉輪的功能由于特殊的用途通常選用彈性模量較大、機(jī)械性能較好的合金材料，材料的加工性能特殊。螺旋槳的葉片薄，且懸壁長度相對較長，同時由于復(fù)雜的空間幾何形狀，其加工需使用細(xì)長刀具和多軸聯(lián)動機(jī)床。所以，螺旋槳從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造到維修長期以來一直是困擾廣大科技人員的技術(shù)難題， 傳統(tǒng)的葉輪加工方法是通過普通銑床粗加工，加上大量的人工修磨來完成的，此方法費(fèi)時費(fèi)力，且精度難以保證。如何充分發(fā)揮五軸聯(lián)動加工中心的潛能，采用非球頭形式的刀具側(cè)銑加工該類自由曲面，以提高葉輪的加工精度和效率。是目前數(shù)控加工的一個研究重點(diǎn)，因?yàn)樵S多先進(jìn)武器裝備的制造，如飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克等的關(guān)鍵零件，都離不開高性能數(shù)控機(jī)床的加工。 1.2國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 早在七十年代初我國的幾家大型企業(yè)就開始將數(shù)控機(jī)床用于整體葉輪、半封閉式葉輪和開放式葉輪的加工上。目前，我國已有越來越多的廠家開始采用鍛造毛坯后多坐標(biāo)NC加工成型的方法加工葉片和葉輪，尤其是國防工業(yè)中所用的關(guān)鍵扇葉，如火箭發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)子、風(fēng)扇，飛機(jī)發(fā)動機(jī)的渦輪等。目前都已采用多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床加工。國內(nèi)所用的機(jī)床大多是引進(jìn)的具有國際先進(jìn)水平的四、五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床。目前國內(nèi)外葉輪數(shù)控方法大致分為兩大類：點(diǎn)銑法和側(cè)銑法。尤其對直紋葉片曲面的扇葉，在國外已廣泛采用側(cè)銑法進(jìn)行加工，加工效率及精度都較高，已較成熟。 在編程方面，多軸五坐標(biāo)加工專用軟件主要有美國NREC公司的Mastercam X5，Mastercam一AB葉輪加工專用軟件，瑞士Starrag數(shù)控機(jī)床所帶的葉輪加工模塊，還有HyPerMin等專用的扇葉加工軟件。此外，一些通用的軟件如:UG、以CATIA、PRO/E等也可用于葉輪的加工。目前，國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)葉輪的廠家，多采用國外引進(jìn)的以CAD/CAM軟件，如UG NX、CATIA、MasterCAM等。利用這些軟件，在輸入葉輪和葉片有關(guān)參數(shù)時，可以產(chǎn)生要加工的扇葉的數(shù)控加工程序?？傮w上我國扇葉加工領(lǐng)域的研究與應(yīng)用同發(fā)達(dá)國家相比還有很大差距，很多企業(yè)的軟、硬件都依靠進(jìn)口，但國外這類軟件價格昂貴，國內(nèi)大多數(shù)廠家難以承受，同時這類軟件一般采用封裝技術(shù)，難以取得其核心技術(shù)，一旦產(chǎn)品型號改變，則很難編制相應(yīng)數(shù)控程序。 而在國內(nèi)此方法尚在探索階段，應(yīng)當(dāng)成為工藝人員的研究方向。與此相應(yīng)，國外用于扇葉的數(shù)控加工軟件已較為成熟，但對于國內(nèi)大多數(shù)廠家來說價格難以承受；而國內(nèi)的數(shù)控加工軟件功能及穩(wěn)定性尚需進(jìn)一步提高。相信在不久的將來國內(nèi)外葉輪加工廠家必將以高效、高質(zhì)的側(cè)銑工藝代替效率及質(zhì)量都很低下的點(diǎn)銑加工，我國的扇葉生產(chǎn)也將跨上一個新的臺階。 實(shí)踐證明，UGNX為用戶提供了從定位5軸到多軸聯(lián)動的全方位加工功能，結(jié)合2.5軸至3軸銑削/鉆孔功能，五軸加工為用戶提供仿真和在加工方向上編輯刀具的位移功能。5軸聯(lián)動銑削包括粗加工、控制前傾角、側(cè)傾角的精加工、側(cè)刃銑削以及刀長較短時的自動傾斜功能。五軸銑削能夠有效提高加工效率，延長刀具的使用壽命，并可以產(chǎn)生高精度的曲面。 葉輪的精密幾何實(shí)體造型是葉輪加工的必要前提，隨著對發(fā)動機(jī)性能要求的提高，轉(zhuǎn)子的形狀更趨復(fù)雜，研究整體轉(zhuǎn)子的三維CAD造型越來越重要．轉(zhuǎn)子葉片數(shù)據(jù)的獲取主要有兩種方法，一種是通過逆向工程獲取數(shù)據(jù)點(diǎn)，一種是通過理論計(jì)算獲取數(shù)據(jù)點(diǎn)。逆向工程是把原型的幾何尺寸通過各種測量方法。重建零件的過程為：通過每一個截面內(nèi)的型值點(diǎn)采用i次樣條曲線進(jìn)行插值計(jì)算，然后進(jìn)行光順處理。對于拐點(diǎn)較多的曲線進(jìn)行光順時，可用最小能量法。光順的標(biāo)準(zhǔn)是只保持時型有規(guī)律的拐點(diǎn)，去除其它多余的拐點(diǎn)，對葉型線曲率變化率未作規(guī)定。這種方法可以降低設(shè)計(jì)零件的周期，但是加jrm的零件性能并不能高于原型。理論計(jì)算是根據(jù)流體力學(xué)原理計(jì)算出來的葉片的葉型數(shù)據(jù)。? 自由曲面零件數(shù)控加工技術(shù)的關(guān)鍵是研究如何構(gòu)造被加工曲面，本論文在深入分析整體葉輪曲面成型原理的基礎(chǔ)上，將設(shè)計(jì)時給定的葉輪曲面的切面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，利用B樣條方法對截面數(shù)據(jù)點(diǎn)插值并加密，得到足夠的數(shù)據(jù)點(diǎn)，進(jìn)而利用最小乘法擬合出槳葉曲面，通過調(diào)整偏離權(quán)和光順權(quán)得到了理想的二階連續(xù)的槳葉曲面。充分利用UG等軟件的建模和仿真功能，對整體葉輪的曲面造型和數(shù)控加工方法的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。 葉輪的加工一直是機(jī)械加工中長期困擾工程技術(shù)人員的難題。為了加工出合格的整體葉輪，人們想出了很多的辦法。由最初的鑄造成型后修光，到后來的石蠟精密鑄造，還有電火花加工等方法。其中，也有的廠家利用三坐標(biāo)仿形銑。目前，我國已有越來越多的廠家開始采用鍛造毛坯后多坐標(biāo)NC加工成型的方法加工整體葉輪，尤其是國防工業(yè)中所用的關(guān)鍵整體葉輪，如火箭發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)子、風(fēng)扇，飛機(jī)發(fā)動機(jī)的渦輪等。目前都已采用多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床加工。國內(nèi)所用的機(jī)床大多是引進(jìn)的具有國際先進(jìn)水平的四、五坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控編程后置處理包括加工刀具路徑文件的生成和機(jī)床數(shù)控代碼指令集的生成。通過后置處理器讀取由系統(tǒng)生成的刀具路徑文件，從中提取相關(guān)的加工信息，并根據(jù)指定數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及NC程序格式要求進(jìn)行分析、判斷和處理，最終生成數(shù)控機(jī)床所能直接識別的NC程序，就是數(shù)控加工的后置處理，它直接影響CAD/CAM軟件的使用效果及零件的加工質(zhì)量。 葉輪是一種典型的自由曲面零件，葉輪的加工實(shí)際上就是對自由曲面的加工，而自由曲面加工一直是機(jī)械加工領(lǐng)域的難點(diǎn)，用數(shù)控機(jī)床加工曲面類零件，一般是在三軸數(shù)控銑床上進(jìn)行，但對于形狀非常復(fù)雜的曲面零件，僅用三軸數(shù)控銑床是無法加工的。 過去葉輪的粗加工大多是采用普通銑床進(jìn)行，而精加工通常采用手工砂輪打磨和模板測量，反復(fù)交替進(jìn)行，最后再用手工布輪拋光，加工精度和生產(chǎn)效率都低，工人的勞動環(huán)境和條件較差，而且這樣的加工手段需要工人具有熟練的技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn)。隨著數(shù)控機(jī)床和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前整體葉輪的加工大多數(shù)采用數(shù)控機(jī)床來完成，然后拋光至滿意的精度。由于無法得到大量的分析數(shù)據(jù)，刀具尺寸、加工步長、行距等參數(shù)通常參照以前的加工經(jīng)驗(yàn)。針對整體葉輪的曲面造型和數(shù)控加工，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。 1.3論文主要內(nèi)容 （1）查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解葉輪的制造工藝研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢； （2）葉輪零件加工工藝編程； （3）CAM刀路設(shè)計(jì)及優(yōu)化； （4）葉輪在機(jī)床上數(shù)控銑削加工的NC編程、G代碼后置處理； （5）應(yīng)用UG自帶CAM模擬加工模擬加工； （6）運(yùn)用Vericut仿真軟件模擬加工。 第二章 零件分析 葉輪的精密幾何實(shí)體造型是葉輪加工的必要前提，隨著對發(fā)動機(jī)性能要求的提高，轉(zhuǎn)子的形狀更趨復(fù)雜，研究整體轉(zhuǎn)子的三維CAD造型越來越重要．轉(zhuǎn)子葉片數(shù)據(jù)的獲取主要有兩種方法，一種是通過逆向下程獲取數(shù)據(jù)點(diǎn)，一種是通過理淪計(jì)算獲取數(shù)據(jù)點(diǎn)。逆向工程是把原型的幾何尺寸通過各種測量方法(如：三坐標(biāo)測量機(jī)、激光跟蹤儀、三坐標(biāo)測頭等)轉(zhuǎn)化成一個數(shù)據(jù)文件，然后重新建立此零件的CAD模型的。重建零件的過程為：通過每一個截面內(nèi)的型值點(diǎn)采用藝術(shù)樣條曲線進(jìn)行插點(diǎn)值的計(jì)算，然后進(jìn)行光順處理。對于拐點(diǎn)較多的曲線進(jìn)行光順時，可用最小能量法。光順的標(biāo)準(zhǔn)是只保持時型有規(guī)律的拐點(diǎn)，去除其它多余的拐點(diǎn)，對葉型線曲率變化率未作規(guī)定，這種方法可以降低設(shè)計(jì)零件的周期，理論計(jì)算是根據(jù)流體力學(xué)原理計(jì)算出來的葉片的葉型數(shù)據(jù)。? 2.1葉輪制造特點(diǎn) 葉輪制造方法有以下幾種： （一） 葉輪整體鍛壓法 （1） 外徑整體鍛壓法 將鍛壓成型的圓坯加熱到鍛壓溫度由葉輪外徑向內(nèi)逐步鍛壓成葉輪坯料，然后再進(jìn)行初鍛成型和精鍛葉片和輪轂。鍛壓法由如古代打劍千錘百煉。葉輪鍛壓后其葉片根部的材料纖維方向排列與拉力方向相同，可提高葉片的抗拉強(qiáng)度，提高葉輪轉(zhuǎn)速增加壓力。 （2） 內(nèi)側(cè)整體鍛壓法 將鍛壓成型的圓坯加熱到鍛壓溫度由葉輪輪轂處向外逐步鍛壓成葉輪坯料，然后再進(jìn)行初鍛成型和精鍛葉片和輪轂。內(nèi)鍛法較復(fù)雜且工序比外鍛法多 ，但葉片與輪轂的整體材料纖維方向排列優(yōu)于外鍛法，葉片的抗拉強(qiáng)度優(yōu)于外鍛法。 （3） 平面整體鍛壓法 將鍛壓成型的圓坯加熱到鍛壓溫度由葉輪平面處逐步鍛壓成葉輪坯料，然后再進(jìn)行初鍛成型和精鍛葉片和輪轂。平面鍛壓法工藝簡單成本低，但葉片與輪轂的整體材料纖維方向排列略低于內(nèi)鍛法和外鍛法。 （3） 試制方法 先用簡易模具用手工敲打制作整體3葉片或4葉片葉輪進(jìn)行超速試驗(yàn)。待合格后設(shè)計(jì)多葉片鍛壓模。葉輪整體鍛壓法較復(fù)雜，鍛壓方向、鍛壓溫度、鍛壓余量、鍛壓次數(shù)、鍛壓力的控制、熱處理方法和工藝都對葉輪質(zhì)量有影響，需多次試驗(yàn)才能制造出較為理想的葉輪。 （二） 葉輪整體熱擠壓法 將鍛壓坯料加熱到熱擠壓溫度下限置于熱擠壓模內(nèi)由輪轂處向外逐步擠壓成型，然后進(jìn)行精密機(jī)加工。此方法葉輪材料密度和強(qiáng)度高于鑄造法。 （三） 使用新材料 是否有耐高溫高強(qiáng)度納米新材料，若有一切都成功。 （四）鑄造方法 鑄造包括：造型方法、造芯方法、鑄造方法及鑄型種類的選擇（1）造型方法、造芯方法的選擇根據(jù)手工造型和機(jī)器造型的特點(diǎn)，選擇手工造型（2）鑄造方法的選擇根據(jù)零件的各參數(shù)，對照表格中的項(xiàng)目比較，選擇砂型鑄造。 （五）數(shù)控編程加工法 根據(jù)已有的材料和葉輪模型進(jìn)行編程加工。這種制造方法根據(jù)零件的特征，來確定加工該零件的數(shù)控機(jī)床，通?？梢赃x擇四軸、五軸、車銑復(fù)合數(shù)控加工設(shè)備。 2.2葉輪幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 根據(jù)零件圖組2-1所示，此葉輪曲面為自由曲面、流道窄、葉片扭曲較大，并且有一邊仰的趨勢，加工時極易產(chǎn)生干涉，加工難度高。有時為了避免干涉，有的曲面要分段加工，因此保證加工表面的一致性也有一定困難。 前緣圓角曲率半徑變化很大，加工過程中機(jī)床角度變化較大，并且實(shí)現(xiàn)環(huán)繞葉片加工較難； 由于葉輪強(qiáng)度的需要，輪轂與葉片之間還采用變圓角。由于槽道窄，葉片高，變圓角的加工也是個難點(diǎn)。 該葉輪整體外徑大小為φ164mm，高40mm，葉輪中間是個通孔φ12mm，孔上有個5x3mm的鍵槽，有4扇葉片。 圖組2-1 2.3零件毛坯分析 2.3.1零件毛坯材料分析 制造葉輪的金屬材料主要有銅合金、鑄鐵和鑄鋼等。近年來國內(nèi)外開始采用玻璃鋼、尼龍等非金屬材料制造整體葉輪。在我國的內(nèi)河小船上也有采用鋼板焊接整體葉輪。 無鎳高錳青銅的機(jī)械強(qiáng)度高，延伸率大，抗沖擊性能好，耐海水腐蝕，而且制造和加工比較容易，但抗空泡剝蝕性能較差。 鋁青銅是以鋼鋁為主體，添加錳，鐵，鎳等元素構(gòu)成。它除了具有錳青銅的優(yōu)點(diǎn)外，還具有重量較輕，疲勞強(qiáng)度高、抗剝蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)，故多用于制造大型高速船舶整體葉輪。其缺點(diǎn)是要求熔煉，澆鑄技術(shù)高，同時大型鑄件的緩冷脆性等問題較難處理，造價較高。 鑄鐵整體葉輪成本低，鑄造容易，但其機(jī)械強(qiáng)度低，質(zhì)脆而易斷，使用壽命短。由于強(qiáng)度低，切面厚度較大，槳效率較低，故鑄鐵整體葉輪僅用于小型低速船上。 鑄鋼整體葉輪的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度高。抗沖擊性能好，但鑄造過程中變形、難控制，常使整體葉輪的幾何尺寸產(chǎn)生很大偏差，加工困難，成本高，比鑄鐵更容易被海水腐是，壽命短，目前多用作備件。 為了提高整體葉輪的抗腐蝕和空泡剝蝕性能，有些特殊用途的船舶用鎳合金、鈦合金等來制造整體葉輪。 本次課程設(shè)計(jì)的整體葉輪材料選擇無鎳高錳鋁青銅。 2.3.2零件毛坯種類分析 毛坯種類的選擇決定與零件的實(shí)際作用，材料，形狀，生產(chǎn)性質(zhì)以及在生產(chǎn)中獲得可能性有關(guān)。毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材2、鑄造3、鍛造4、焊接5、其他毛坯。 本次課題選擇的毛坯制作方法為棒料，選擇φ170x60mm的棒料。 2.4本章小結(jié) 本章主要介紹了葉輪的制造幾種方法，以及本次設(shè)計(jì)的葉輪幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 第三章 葉輪五軸數(shù)控加工工藝制定 3.1工藝設(shè)計(jì) （1）工藝設(shè)計(jì) 1）對零件進(jìn)行工藝分析 2）選擇毛坯和機(jī)床 3）確定加工方案 4）選擇刀具并填寫工具單 5）確定零件裝夾方式 6）確定粗、精加工切削用量 7）確定工序內(nèi)容并填寫工序卡 （2）編寫加工程序 1）建立工件坐標(biāo)系 2）基點(diǎn)尺寸計(jì)算與確定 3）尺寸及其精度計(jì)算 4）編寫加工程序 （3）零件加工與精度檢測 1）加工程序輸入與仿真 2）零件加工 3）零件精度檢測，填寫零件加工質(zhì)量檢驗(yàn)單 3.2夾具體 夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，他將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體，并通過它將夾具安裝到機(jī)床上。它的結(jié)構(gòu)形狀尺寸及大小，取決于加工工件的特點(diǎn)尺寸大小，各種元件的結(jié)構(gòu)和布局，夾具機(jī)床的連接方式，切削力及重力等大小的影響。 經(jīng)綜合分析：根據(jù)前面定位基準(zhǔn)的選擇，決定使用工藝夾具。其特點(diǎn)是，利于分中打表及校準(zhǔn)，一次性裝夾提高加工的精度。 在確定裝夾方案時，只需根據(jù)已選定的加工表面和定位基準(zhǔn)確定工件的定位夾緊方式，并選擇合適的夾具。 CAD夾具總圖（具體請查看CAD文檔） 圖3-1 裝配總圖（具體請查看CAD文檔） 圖3-2 三維裝配總圖 圖3-3 3.3 加工方法分析 葉輪加工的復(fù)雜性主要在于其葉片是復(fù)雜的曲面造型。而且能否精確地加工出形狀復(fù)雜的葉輪已成為衡量數(shù)控機(jī)床性能的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)。曲面根據(jù)形成原理可以分為直紋曲面和非直紋曲面。直紋面又可分為可展直紋面和非可展直紋面，對于可展直紋面，完全可以使用非數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。而對于非可展直紋面和自由曲面(非直紋曲面)葉片的葉輪來說，則必須用四軸以上聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床才能準(zhǔn)確地將其加工出來。 3.4擬定加工路線 擬定進(jìn)給路線時，要在保證被加工零件獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量的前提下，力求計(jì)算容易，走刀路線短，空刀時間少。進(jìn)給路線的確定與工件表面狀況、要求的零件表面質(zhì)量、機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的間隙、刀具耐用度以及零件輪廓形狀等有關(guān)。 鏟出各切面形狀曲線，然后沿槳葉徑向除去多余的金屬層。因?yàn)闈茶T時葉面向下，澆鑄質(zhì)量容易保證，故葉面的加工只是消除個別不平部分，如幾何形狀存在偏差，則應(yīng)予以加工修正。 考慮到整體扇葉實(shí)際的工作情況，一般扇葉的曲面部分精度高，工作中高速旋轉(zhuǎn)，對動平衡的要求高等諸多要求，結(jié)合扇葉的形狀、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料扇葉加工特點(diǎn)分析： （1）葉輪上有很多葉片，葉片數(shù)按輪轂直徑大小不同而不同，葉片有長有短，葉片為空間曲面、扭曲程度高，并且有仰角，加工時刀具的相對擺動極易對相鄰葉片產(chǎn)生切削干涉，因此刀具切削方向的選擇尤其重要。另外，曲面需要分段加工，應(yīng)注意保證加工表面的一致性； （2）葉片之間的流道相對較窄，加工空間較小，難以采用強(qiáng)度和剛性較好的大直徑刀具； （3）葉片進(jìn)氣與出氣邊緣圓角曲率半徑變化大，使刀具和夾具角度變化大； （4）為滿足強(qiáng)度的需要，扇葉輪轂與葉片之間的過渡采用了倒圓角方式，應(yīng)十分注意刀具的選擇； （5）葉片屬于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄壁件、工藝剛性差，在工藝安排上需要考慮多工步反復(fù)加工葉片型面的措施，以防加工殘余應(yīng)力所帶來的形變； 安排工藝路線如下： 1）輪轂加工 輪轂加工主要是加工出輪轂的兩側(cè)端面、軸孔和鍵槽等。 2）葉面加工 葉面加工的目的是加工出達(dá)到精度要求葉片。葉面一般可以采用球頭刀進(jìn)行加工。 3）葉根加工 對于尺寸較小的葉輪，葉根加工的同時要加工出輪轂的側(cè)面。所以葉根加工采用側(cè)銑的方式，用球頭錐銑刀進(jìn)行加工，加工時銑刀的母線平行于輪轂側(cè)面的母線，用銑刀的側(cè)刃加工出輪轂的側(cè)面，用球頭部分加工出葉根圓角。 對于扇葉為葉片分布均勻的回轉(zhuǎn)體類零件，應(yīng)選擇它的底面圓心作為工件的原點(diǎn)，進(jìn)而簡化工件的找正和后處理過程。根據(jù)整體扇葉的幾何模型特征，可以基本上確定例如加工所使用機(jī)床型號、刀具參數(shù)、夾具和裝夾方式等。刀具的使用方面，五軸聯(lián)動加工中優(yōu)先使用平底刀加工，這樣可以最大程度上減少由刀具引起的過切和干涉。對于流道較窄的扇葉，在加工窄流道處時，可以適當(dāng)選擇錐度較小的平底銑刀，可以有效的提高刀具的剛性。流道開粗加工過程去除主要加工余量，直接影響著精加工的效率和質(zhì)量，提高開粗加工的效率和質(zhì)量對整個扇葉的加工具有重要意義。扇葉流道部分的加工余量并不隨著扇葉型線均勻分布，切削過程中切削深度不斷變化，刀具受力變化較為劇烈，大大縮短了刀具壽命，降低了加工質(zhì)量，這需要合理規(guī)劃加工軌跡。流道開粗加工通常需分成若干層漸進(jìn)開粗。順著流道面的方向分割流道區(qū)域，可使粗加工的各層厚度比較均勻，加工過程穩(wěn)定。 工藝過程卡 （工廠名） 綜合工藝過程片卡 產(chǎn)品名稱及型號 零 件 名 稱 葉輪 零 件 圖 號 材 料 名 稱 毛坯 種 類 棒料 零件重量 毛重 牌 號 尺 寸 φ170x60mm 凈重 性 能 每 料 件 數(shù) 1 工序號 工 序 內(nèi) 容 加工車間 設(shè)備名稱及編號 夾具 1 根據(jù)毛坯的形狀，下料φ170x60mm 2 車外形包覆面輪廓、孔、兩端面 金工 數(shù)控車床 3 插鍵槽5x3mm 金工 五軸聯(lián)動加工中心 專用夾具 4 葉輪葉片開粗 金工 五軸聯(lián)動加工中心 專用夾具 5 二次開粗 金工 五軸聯(lián)動加工中心 專用夾具 6 精銑葉輪 金工 五軸聯(lián)動加工中心 專用夾具 7 精銑輪轂 金工 五軸聯(lián)動加工中心 專用夾具 8 拋光 金工 9 去毛刺、檢驗(yàn)、入庫 金工 編制 抄寫 校對 審核 批準(zhǔn) 3.5 選擇數(shù)控銑削用刀具 本次課題主要選擇以下刀具： 球 刀：主要用于非平面的半精加工和精加工 結(jié)合零件圖分析，該零件有平面和扭曲曲面、圓弧、倒圓角等等的特點(diǎn)，加工工序復(fù)雜。為減少換刀和對刀時間，減少換刀帶來的誤差，提高加工效率，粗、精加工盡可能選用同一把刀具，保證良好精度要求。 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工余量、尺寸精度及表面粗糙度等技術(shù)要求，選用山特維克公司的硬質(zhì)合金刀具，確定該零件的精加工刀具如表所示。 數(shù)控銑削加工刀具卡 產(chǎn)品名稱 葉輪 零件圖號 1 補(bǔ)償值/mm 備注 序號 刀具號 刀具名稱 刀柄型號 刀具 硬質(zhì)合金刀 直徑/mm 長度/mm 1 T01 ED8立銑刀 BT50 Φ8 150 D1 2 T02 ED6R3球頭刀 BT50 Φ6 150 D1 編制 審核 批準(zhǔn) 共1頁 第1頁 3.6切削用量的選擇 對于高效率的數(shù)控加工機(jī)床加工來說，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。這些條件決定著加工時間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)、有效的加工方式，要求必須合理地選擇切削條件。 編程人員在確定切削用量時，要根據(jù)被加工工件材料、硬度、切削狀態(tài)、背吃刀量、進(jìn)給量，刀具耐用度，最后選擇合適的切削速度。 1.主軸轉(zhuǎn)速的確定 主要根據(jù)允許的切削速度Vc(m/min)選?。? 主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算公式： 式中 ——主軸轉(zhuǎn)速（r/min） ——切削速度（m/min） ——刀具直徑（mm） 由于每把刀計(jì)算方式相同，現(xiàn)選取 20R0.8mm圓鼻刀為例說明其計(jì)算過程。 根據(jù)參考銑削時切削速度Vc表，根據(jù)MVC850B立式數(shù)控銑床主軸轉(zhuǎn)速，選取n=1000x80/20/3.14=1273 r/min 根據(jù)切削原理可知，切削速度的高低主要取決于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。 銑削時切削速度Vc表： 工件材料 硬度/HBS 切削速度/ (m/min) 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 鋼 <225 18~42 66~150 225~325 12~36 54~120 325~425 6~21 36～~75 鑄鐵 <190 21~36 66~150 190~260 9~18 45~90 160~320 4.5~10 21~30 鋁 70~120 100~200 200~400 黃銅 53~56 20~50 100~180 2.進(jìn)給速度的確定 切削進(jìn)給速度F是切削時單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對位移，單位mm/min。它與銑刀的轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)z及每齒進(jìn)給量（mm/z）的關(guān)系為: F=ZN 每齒進(jìn)給量的選取主要取決于工件材料的力學(xué)性能、刀具材料、工件表面粗糙度值等因素。工件材料的強(qiáng)度和硬度越高，越小，反之則越大；工件表面粗糙度值越小，就越??；硬質(zhì)合金銑刀的每齒進(jìn)給量高于同類高速鋼銑刀。 刀每齒進(jìn)給量表 工件材料 每齒進(jìn)給量/（mm/z） 粗銑 精銑 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 鋼 0.10~0.15 0.10~0.25 0.02~0.05 0.10~0.15 鑄鐵 0.12~0.20 0.15~0.30 鋁 0.06~0.20 0.10~0.25 0.05~0.10 0.02~0.05 總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。同時，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。 3.7切削液的選擇 通過查詢資料知道常用的冷卻液主要有以下三種： 常用冷卻液表 冷卻液名稱 主要成份 主要作用 水溶液 水、防銹添加劑 冷卻、清洗 乳化液 水、油、乳化劑 冷卻、潤滑、清洗、防銹 切削油 礦物油、動植物油、 極壓添加劑或油性 潤滑、防銹 從工件材料考慮，考慮到冷卻液作用和價格，選擇乳化液可以滿足要求。 從刀具材料考慮，硬質(zhì)合金刀具一般采用乳化液作為冷卻液，其冷卻效果很好。 綜合以上的種種分析，采用乳化液作為經(jīng)濟(jì)型冷卻液效果很好。它的主要作用：冷卻、潤滑、清洗而且還有一定的防銹作用。 第四章 葉輪五軸數(shù)控加工刀具軌跡規(guī)劃 4.1 CAD/CAM加工編程過程 銑削葉輪加工是指毛坯采用型材棒料，然后經(jīng)過多道工序基本形狀，在五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心上使輪轂與葉片在一個毛坯上一次加工完成，它可以滿足壓氣機(jī)葉輪產(chǎn)品強(qiáng)度要求，曲面誤差小，動平衡時去質(zhì)量較少，因此是較理想的加工方法。五坐標(biāo)數(shù)控加工技術(shù)的成熟使這種原來需要手工制造的零件，可以通過整體加工制造出來。采用數(shù)控加工方法加工整體葉輪的CAD/CAM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 CAD/CAM編程過程，如圖4-1所示 葉輪CAD/CAM 五軸后處理 葉輪CAD造型 刀位軌跡生成 加工仿真 葉片 輪轂 刀具運(yùn)動軌跡仿真 加工過程動態(tài)模擬 葉根圓角 葉片 輪轂 圖4-1 CAD/CAM編程過程 4.1.1 加工環(huán)境的創(chuàng)建 UG可以選擇的加工方式有很多種，有用于普通加工的有用于多軸加工的，整體葉輪加工為三坐標(biāo)以上的多軸加工，所以普通的加工方式不能滿足葉輪的加工，因此確定加工環(huán)境為可變輪廓銑或者專用的葉輪編程模塊，如圖4-2、4-3所示 。 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 創(chuàng)建加工坐標(biāo)系，如圖4-4、4-5、4-6所示 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、幾何部件的設(shè)置，選擇三維造型為加工的幾何部件。如圖4-7a所示 圖4-7a設(shè)置幾何體 2、毛坯的設(shè)置，如圖4-7b所示。 圖4-7b指定毛坯 3、刀具的選取，葉輪加工方法為多軸加工，這里選擇球頭銑刀進(jìn)行加工，在刀具加工過程中用到刀具的側(cè)刃，建立ED8立銑刀、ED6R3球頭刀，如圖組4-8所示。 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 刀具軌跡規(guī)劃的目的就是針對待加工零件產(chǎn)生一組刀位點(diǎn)，使得在保證加工精度的前提下，加工效率最高。 可以將刀具軌跡規(guī)劃的任務(wù)歸納如下： （1）確定刀具軌跡線的幾何形狀； （2）確定刀具軌跡線的連接順序及連接方式； （3）確定刀具軌跡線的疏密與刀具軌跡線上的刀位點(diǎn)的疏密； （4）五軸聯(lián)動數(shù)控加工刀具軌跡規(guī)劃中還需要確定每一刀位點(diǎn)處的刀具空間姿態(tài)。 五軸軸數(shù)控加工刀具軌跡生成是數(shù)控編程方法的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，針對不同的加工對象有許多不同的計(jì)算方法。有的工件曲面可以在一次走刀中完成，這時只要確定最優(yōu)的走刀方向即可；有的需要多次走刀才能完成，這會產(chǎn)生多條刀軌。 4.2編制粗加工葉輪程序 1、創(chuàng)建工序 鼠標(biāo)右單擊“workpice”→“插入” →“工序” →彈出“創(chuàng)建工序”對話框→“類型”，選擇“mill_contour” →“工序子類型”，選擇第一個“型腔銑”→“刀具”，選擇ED8立銑刀→“幾何體”，選擇workpice，→“方法”，選擇mill_rough→點(diǎn)擊確定，如下圖4-9所示 圖4-9 2、設(shè)置3+2開粗加工參數(shù) 選擇指定修剪邊界，如圖4-10所示 圖4-10 3、刀軌設(shè)置 點(diǎn)擊“切削模式” →“跟隨周邊”；點(diǎn)擊“步距” →“刀具平直百分比”；“每道的公共深度” →“恒定”；“最大距離” →“2mm”，如圖4-11所示 圖4-11 4、設(shè)置切削參數(shù)，余量都設(shè)置0.2mm做為精加工余量，如圖4-12所示 圖4-12 圖4-13 5、設(shè)置非切削移動參數(shù)，如圖4-13所示 6、設(shè)置進(jìn)給率和主軸轉(zhuǎn)速，如圖4-14所示 圖4-14 7、計(jì)算刀具軌跡，如圖4-15所示 圖4-15 10、變換復(fù)制刀具軌跡 右擊生成的刀具圖標(biāo)，如圖4-16所示→點(diǎn)擊“對象” →點(diǎn)擊“變換”彈出對話框，如圖4-17所示→“類型”，選擇繞點(diǎn)旋轉(zhuǎn)→“變換參數(shù)”，指定樞軸點(diǎn)選擇孔中心點(diǎn)，角度輸入360/4→“結(jié)果”，選擇復(fù)制，非關(guān)聯(lián)副本數(shù)輸入3，其余默認(rèn)→確定即可生產(chǎn)刀具軌跡。如圖4-18所示。 圖4-16 圖4-17 圖4-18 4.3 編制精加工葉輪程序 1、創(chuàng)建工序 鼠標(biāo)右單擊“workpice”→“插入” →“工序” →彈出“創(chuàng)建工序”對話框→“類型”，選擇“mill_mulit_blade” →“工序子類型”，選擇第三個葉片精加工→“刀具”，選擇ED6R3球頭刀→“幾何體”，選擇workpice，→“方法”，選擇mill_finsh→點(diǎn)擊確定，如下圖4-19所示 圖4-19 2、設(shè)置葉片加工參數(shù) 指定輪廓、指定包覆面、指定葉片、指定葉根圓如圖4-20所示 圖4-20 3、設(shè)置驅(qū)動方法 點(diǎn)擊“驅(qū)動方法” →“要精加工的幾何體”，選擇葉片→“要切削的面”，選擇所有面→“切削模式”，選擇螺旋→“切削方向”，選擇順銑→“起點(diǎn)”，選擇后緣→確定，如圖4-21所示 圖4-21 圖4-22 4、設(shè)置刀軸參數(shù) 點(diǎn)擊刀軸的編輯按鈕，“側(cè)傾安全角”輸入0.2，其余默認(rèn)即可如圖4-22所示 5、設(shè)置切削參數(shù)，如圖4-23所示 圖4-23 圖4-24 6、設(shè)置非切削移動參數(shù)，如圖4-24所示 7、設(shè)置進(jìn)給率和主軸轉(zhuǎn)速，如圖4-25所示 圖4-25 9、計(jì)算刀具軌跡，如圖4-26所示 圖4-26 圖4-27 10、旋轉(zhuǎn)刀具軌跡加工其它部位，如圖4-27所示 11、同理，與精加工主葉片一樣設(shè)置參數(shù)，加工輪轂，如圖4-28和圖4-29所示 圖4-28 圖4-29 4.4后置處理 數(shù)控編程后置處理包括加工刀具路徑文件的生成和機(jī)床數(shù)控代碼指令集的生成。通過后置處理器讀取由系統(tǒng)生成的刀具路徑文件，從中提取相關(guān)的加工信息，并根據(jù)指定數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及NC程序格式要求進(jìn)行分析、判斷和處理，最終生成數(shù)控機(jī)床所能直接識別的NC程序，就是數(shù)控加工的后置處理，它直接影響CAD/CAM軟件的使用效果及零件的加工質(zhì)量。選擇五坐標(biāo)加工，并導(dǎo)出數(shù)控程序，如圖4-30所示。 圖4-30后置處理 % N0010 G40 G17 G90 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T23 M06 N0040 G00 G90 G54 X4.835 Y-141.419 A-89.929 C-172.09 S4500 M03 N0050 G43 Z95.082 H23 N0060 Z15.418 N0070 G01 X4.862 Y-142.143 Z15.12 F2500. M08 N0080 X4.891 Y-142.919 Z15.019 N0090 X5.289 Y-144.72 Z14.9 A-89.932 C-170.809 N0100 X5.684 Y-146.521 Z14.771 A-89.935 C-169.527 N0110 X6.069 Y-148.292 Z14.636 A-89.938 C-168.268 。。。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。。。 N2980 X-4.84 Y-150.94 Z2.771 N2990 X-4.961 Y-150.519 Z2.772 C142.405 N3000 X-5.019 Y-150.099 Z2.789 C142.424 N3010 X-5.016 Y-149.262 Z2.858 C142.461 N3020 X-4.991 Y-147.498 Z3.006 C142.54 N3030 X-4.966 Y-145.704 Z3.158 C142.621 N3040 X-4.941 Y-143.911 Z3.309 C142.701 N3050 X-4.939 Y-143.145 Z3.473 N3060 X-4.937 Y-142.448 Z3.83 N3070 G00 Z83.749 N3080 G91 G28 Z0.0 N3090 M30 由于程序段數(shù)太多，詳情請看附帶的程序。 4.4本章小結(jié) 本章節(jié)系統(tǒng)的闡述了，根據(jù)加工工藝的內(nèi)容，基于UG的葉輪編程基本步驟，各個重要參數(shù)的設(shè)置，以及后處理生產(chǎn)代碼。 第五章 基于VERICUT的加工仿真驗(yàn)證 VERICUT軟件是美國CGTECH公司開發(fā)的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，由NC程序驗(yàn)證模塊、機(jī)床運(yùn)動仿真模塊、優(yōu)化路徑模塊、多軸模塊、高級機(jī)床特征模塊、實(shí)體比較模塊和CAD/CAM接口等模塊組成，可仿真數(shù)控車床、銑床、加工中心、線切割機(jī)床和多軸機(jī)床等多種加工設(shè)備的數(shù)控加工過程，也能進(jìn)行NC程序優(yōu)化，縮短加工時問、延長刀具壽命、改進(jìn)表面質(zhì)量，檢查過切、欠切，防止機(jī)床碰撞、超行程等錯誤;具有真實(shí)的三維實(shí)體顯示效果，可以對切削模型進(jìn)行尺寸測量，并能保存切削模型供檢驗(yàn)、后續(xù)工序切削加工;具有CAD/CAM接口，能實(shí)現(xiàn)與UG.?CATIA及MasterCAM等軟件的嵌套運(yùn)行。VERICUT軟件目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、模具制造等行業(yè)，其最大特點(diǎn)是可仿真各種CNC系統(tǒng)，既能仿真刀位文件，又能仿真CAD/CAM后置處理的NC程序，其整個仿真過程包含程序驗(yàn)證、分析、機(jī)床仿真、優(yōu)化和模型輸出等。如圖1所示為從設(shè)計(jì)原型→CAM軟件→VERICUT→切削模型→模型輸出的整個機(jī)床仿真工藝流程。 1)?驗(yàn)證數(shù)控程序的正確性，減少零件首件調(diào)試風(fēng)險，增加程序的可信度；?(2)?模擬數(shù)控機(jī)床的實(shí)際運(yùn)動，檢查潛在的碰撞錯誤，降低機(jī)床碰撞的風(fēng)險；?(3)?優(yōu)化程序，提高加工效率，延長刀具壽命。? 5.1 VERICUT仿真步驟 5.1.1項(xiàng)目初始化 打開應(yīng)用軟件vericut進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)界面，如下圖5-1所示 圖5-1 點(diǎn)擊文件，點(diǎn)擊新建項(xiàng)目如下圖5-2所示 圖5-2 選擇模板，如下圖5-3所示 圖5-3 進(jìn)入新項(xiàng)目界面，此時項(xiàng)目初始化以完成，如下圖5-4所示 圖5-4 5.1.2建立機(jī)床模型和加載控制系統(tǒng)文件 雙擊控制系統(tǒng)，選擇自己的控制系統(tǒng)，如下圖5-5所示 圖5-5 雙擊機(jī)床選項(xiàng)，選擇自己的機(jī)床樣式，如下圖5-6所示 圖5-6 5.1.3安裝夾具和毛坯 點(diǎn)擊附屬類型，如下圖5-7所示 圖5-7 選擇夾具，添加夾具，如下圖5-8、5-9所示 圖5-8 圖5-9 選擇毛坯，添加毛坯，如下圖5-10所示 圖5-10 5.1.4新建刀具和載入加工程序 雙擊，添加需要的刀具ED8、ED6R3，如下圖5-11、5-12所示 圖5-11 圖5-12 點(diǎn)擊添加我們需要加工的程序，如下圖5-13所示 圖5-13 5.1.5設(shè)置G代碼偏置 接著設(shè)置我們的代碼偏置參數(shù)，如下圖5-14所示 圖5-14 5.2仿真演示 粗加工加工示意圖，如圖5-15所示 圖5-15 二次開粗，如圖5-16所示 圖5-16 加工葉片，如下圖5-17所示 圖5-17 精加工輪轂，如下圖5-18所示 圖5-18 最終得到產(chǎn)品，如圖5-19所示 圖5-19 總 結(jié) 本次設(shè)計(jì)的的主要工作是葉輪的數(shù)控加工及機(jī)床仿真，從零件的選擇到最終的仿真完成，經(jīng)歷了很多失敗，經(jīng)過改進(jìn)最終完成了設(shè)計(jì)。五軸數(shù)控加工是獲得復(fù)雜曲面和不規(guī)則零件的較好解決方法之一，特別是那些由一定的數(shù)字理論方程式所描述的并要求有足夠精度的曲線和曲面，如整體葉輪葉片，同時，五軸加工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用與CAD/CAM技術(shù)是密切相關(guān)的。本設(shè)計(jì)主要以整體葉輪的幾何造型、刀位計(jì)算、刀具路徑規(guī)劃、數(shù)控加工工藝等內(nèi)容進(jìn)行了分析與研究。 從選擇零件角度分析，葉輪是一個典型的多軸加工的零件，普通的機(jī)床無法完成，這樣更能體現(xiàn)出數(shù)控加工的優(yōu)勢。 對整體葉輪在五軸數(shù)控加工過程中的工藝規(guī)劃進(jìn)行了研究。粗加工過程中，根據(jù)整體葉輪的形狀特點(diǎn)，針對鍛件毛坯，提出了類似型腔加工的粗加工方法。并根據(jù)這種方法編制了粗加工程序。 在刀軌生成過程中走刀路線有很多種方法，每種都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，這個時候要綜合各種因素分別對葉片的背、腹面和流道面生成無干涉刀具路徑，并確定刀軸傾角、切削行距從而選出合理的刀軌路線。 從零件的造型到導(dǎo)入虛擬機(jī)床整個過程都是用UG完成的，讓我掌握了UG三刀具軌跡仿真、后置處理、虛擬機(jī)床代碼仿真功能。使我對數(shù)控加工有了更深入的了解。  致 謝 畢業(yè)論文的完成也告訴我要結(jié)束了我的大學(xué)生涯，此刻我思緒萬千?；叵肫鹑甑拇髮W(xué)時光我要感謝的人很多。感謝生我養(yǎng)我，含辛茹苦的父母。是你們，為我的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件；是你們，一如既往的站在我的身后默默的支持著我。沒有你們就不會有我的今天。謝謝你們。感謝我的指導(dǎo)老師，感謝他不辭辛苦的幫我糾正與修改這篇論文。感謝我的同學(xué)和朋友，感謝他們在我寫論文過程中所給予我的幫助。同時還要感謝在這幾年里教育過和指導(dǎo)過我的老師，謝謝你們不辭辛勞的給予我知識。我要將在以后的工作上繼續(xù)努力，不斷的學(xué)習(xí)，提高自己。 最后，還要謝謝培養(yǎng)我成才的母校，以及精密制造工程系的各位老師，以及百忙之中來參加評閱論文和參加答辯的老師關(guān)心過我，以及幫助過我的同學(xué)。在此，說聲謝謝。 參考文獻(xiàn) [1]全榮.五坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控技術(shù).長沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1995. 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