基于UG的整体叶轮加工工艺本科毕业设计
基于UG NX的整体叶轮五轴数控加工
基于UG NX的整体叶轮五轴数控加工作者：缪丽娟来源：《工业技术创新》2018年第03期摘要：基于UG NX8.5图形交互式自动编程系统，对整体叶轮的五轴数控加工进行研究。
以整体叶轮结构的分析为基础，总结加工技术难点，提出工艺规划，实现刀路编制。
在粗加工中采用控制毛坯切削范围的策略，以提高加工安全性;在叶片精加工中使用“侧刃驱动体”控制的方式，以提升加工效率;在轮毂精加工中优选多轴曲面加工的方法，以改善加工质量。
整体叶轮五轴数控加工编程在UG NX中成功实现，加工效果良好，印证了加工方案的可操作性，也为类似零件的多轴数控智能化加工起到了抛砖引玉的作用。
关键词：叶轮;五轴数控加工;UG NX;加工;可操作性中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：2095-8412 （2018） 03-026-09工业技术创新URL：http： // DOI：10.14103/j.is sn.2095-8412.2018.03.006引言当前，高档数控机床作为我国高端装备，强化数控机床加工精度和准确度，提高工艺水平和产品质量，研究数控机床的结构设计、智能控制系统、基础控制软件等是企业研发的主攻方向。
相关制造企业不断升级和迭代数控加工设备的软件和硬件配置，多轴数控机床已成为重要的生产力量[1-4]。
叶轮结构复杂，叶片扭曲严重，加工中涉及多方向多轴变动，因此传统机加工工艺难以胜任叶轮加工，叶轮的最直接制造手段是采用多轴数控机床切削加工完成。
目前叶轮使用于飞机涡扇发动机、涡轮增压发动机以及家用吸尘器等领域，也是在航天、航空、机械、化工等行业广泛应用的关键零部件，随着科技的发展，其使用范围仍将拓展。
整体叶轮是五轴数控加工的典型案例。
本文借助UG NX 8.5图形交互式自动编程系统（以下简称UG NX），基于整体叶轮结构分析，提出加工工艺规划，进行刀路编制及处理，验证加工的可操作性，以期为类似零件的多轴数控智能化加工起到抛砖引玉的作用。
基于UG NX6.0的整体叶轮数控加工仿真研究
点也 可 以 看 出 ：整 体 叶 轮 相 邻 叶 片 的 空 间较 小 ，
而且在 径 向上 随着 半径 的减 小 ，通 道 越来越 窄 ，因 此加 工叶 轮叶 片 曲面时 除 了刀具 与被 加工 叶片 之 间 发生 干涉 外 ，刀具 极 易与相 邻 叶 片发 生干 涉 ；加 】 工 整 体 叶 轮 时 加 工 轨 迹 规 划 的约 束 条 件 比较 多 ， 自动 生 成 无 干 涉 刀 位 轨 迹 较 困 难 】 总 的 来 说 整 。
此 叶 片加 工 是 整 个 零 件 加 工 难 点 ， 由于 叶 片 之 间 的 间 隔距 离 小 ， 而 叶 片 的扭 曲程 度 决 定 了加 工 时 刀具 轴 的摆 动 范 围 ， 因 此 刀具 必 须在 两 叶 片之 间
的范 围 内摆 动 ，刀具 才不会 与 叶片 发生干 涉 。 根 据 叶 轮 的 几 何 结 构 特 征 和 使 用 要 求 ，其 基
编 程 根 本 无 法 实 现 ，必 须借 助 于ＣＡＭ软件 实现 自
动 编 程 。因 此 ，研 究 整 体 叶 轮 的数 控 仿 真 加 工 具
１ 五坐标数控机床结构与选择 ． ２ 叶轮的毛坯外形可通过数控车床车 削成型 ， 而 流 道 和 叶 片 的 成 型 加 工 则必 须 在 五 轴联 动 数 控 机 床 上 才 能 完 成 。 由于 本 文 中 叶 轮 的 尺 寸 不 大 ， 重量较轻 ，选用立式五轴加工中， ｌ 可完成机床 Ｉ￣ ｂＰ 模拟 加工 仿 真 。 １ 定位与夹紧方案的确定 ． ３ 文 中加 工 的 叶 轮 中心 处 有 一 圆孔 可 用 于 加 工
实体仿真结果和五轴数控加工的Ｎ 程序。 Ｏ
关键词 ：整体 叶轮 ；五轴 ；数控加工 ；仿真 中囝分类号 ：Ｔ １ ４ Ｈ ８ 文献标 识码 ：Ｂ 文章编 号 ：１ ０ － １４ ２ １ ） （ － ０ ６ ３ ９ ０ （ ０ １８ 上） ０ ２－０ ０ ３
基于UG NX的整体叶轮五轴数控加工
1 前言叶轮是压缩机、透平机和泵等的核心部件，其加工质量的优劣对压缩机的性能有着决定性的影响。
20世纪80年代中期，在先进透平机械的结构设计中，出现了“三元整体叶轮”结构。
三元叶轮是根据透平式流体机械内部流体的三元真实流动状况而设计的，能大幅度地降低能耗。
整体式三元叶轮是指轮毂和叶片在同一毛坯上，具有结构紧凑、曲面误差小、强度高等优点。
由于叶轮采取了整体式结构，而叶片的形状又是机械加工中较难加工的复杂形状曲面构成的，因此加工时轨迹规划的约束条件比较多，相邻叶片空间较小，加工时极易发生碰撞干涉，自动生成无干涉刀位轨迹较困难。
目前国外一般应用整体叶轮的五坐标加工专用软件，主要有美国叶轮制造公司NREC推出的专用软件包：MAX-5，MAX-AB；瑞士Starrag生产的数控机床所带的整体叶轮加工模块，还有Hypermill等专用叶轮加工软件。
此外，一些通用的软件如：UG、CATIA、PRO/E、 MasterCAM等也能用于整体叶轮的加工。
本文选用UG NX4.0对整体叶轮进行加工轨迹规划。
2 加工工艺及装备分析2.1 加工工艺流程规划叶轮的一般构成形式是若干组叶片均匀分布在轮毂上，相邻两个叶片间构成流道，叶片与轮毂的连接处有一个过渡圆角，使叶片与轮毂之间光滑连接。
叶片曲面为直纹面或自由曲面。
整体叶轮的几何形状比较复杂，一般流道较狭窄且叶片扭曲程度大，容易发生干涉碰撞。
因此主要难点在于流道和叶片的加工，刀具空间、刀尖点位和刀轴方位要精确控制，才能加工到其几何形状的每个角落，并使刀具合理摆动，避免发生干涉碰撞。
叶轮加工首先由最初的毛坯——棒料、铸造件或者锻压件采用车床进行外轮廓的车削加工，得到叶轮回转体的基本形状。
通过对叶轮结构和加工工艺的分析，叶轮加工主要由粗加工叶片间流道（叶轮开粗）、流道曲面的半精加工、叶片精加工、流道精加工和倒圆部分的清根加工等工序组成。
2.2 刀具选择刀具刚性和几何形状是叶轮加工刀具选择的主要因素，在流道尺寸允许的情况下尽可能采用大直径的刀具。
叶轮的UG数控加工
基于UG叶轮多轴数控加工工艺设计摘要：论述了应用多轴联动数控机床加工叶轮的工艺设计。
首先，其造型复杂，叶面呈空间曲面，选择叶轮UG叶轮加工模块进行加工，根据刀路轨迹、刀具及设备制定出数控加工工艺；其次，计算刀具进给速度并校核、修正，根据UG软件前置处理刀轨文件，设定相应的机床参数，并用相应的多轴联动加工中心加工出叶轮。
本文主要论述了该零件在加工过程中合理的工艺安排，具体道路和刀具灵活的运用策略，不但保证了零件生产的质量，而且使生产效率得以提高。
关键词：模块；刀路；数控加工整体叶轮是航空发动机核心部件，也是典型的五轴加工零件。
其结构复杂、加工通道狭窄，叶片扭曲严重，加工时容易发生撞刀、干涉等问题。
因此，在实际加工前进行仿真，是十分必要的一个步骤。
利用UG软件，搭建虚拟制造仿真平台，能够实时、准确的模拟出加工程序，验证最终的NC代码，检查机床超程、干涉、碰撞等现象，并对最终结果进行过切、欠切等检查。
UG的应用，缩短了程序调试的时间，减少了资源的浪费，提高了加工效率。
叶轮的基本几何特征1 整体叶轮数控加工工艺流程规划根据叶轮的几何结构特征和使用要求（如图1），其基本加工工艺流程为：1）在锻压铝材上车削加工回转体的基本形状；2）开粗加工流道部分；3）半精加工流道部分；4）叶片精加工；5）对倒圆部分进行清根。
1.1 刀具的选择为提高加工效率，在进行流道开粗和流道半精加工过程中尽可能选用大直径球头铣刀，但是也要注意使刀具直径2R1min小于两叶片间最小距离L1min，L1min 的大小可以根据UG NX 3.0软件的分析（Analysis）功能测得。
R1min在叶片精加工过程中，应在保证不过切的前提下尽可能选择大直径球头刀，即保证刀具半径R2min大于流道和叶片相接部分的最大倒圆半径rmax。
R2min>rmax在对流道和相邻叶片的交接部分进行清根时，选择的刀具半径R3min小于流道和叶片相接部分的最小倒圆半径rmin。
基于UG的整体叶轮仿真加工
基于UG的整体叶轮仿真加工*****************摘要：叶轮的设计和制造精度直接影响其空气动力性能和机械效率，如何实现整体叶轮高质量、高精度及高效率的加工工艺，一直都是机械加工行业中的热点话题。
本文通过分析研究压气机整体叶轮复杂的几何形状及加工技术要求，制定加工工艺路线，利用UG NX 10.0进行仿真加工，生成数控机床所能识别的NC代码，从而提高整体叶轮的数控加工效率与加工质量。
关键词：叶轮；UG；仿真加工1. 绪论整体叶轮是压气机的核心零件，也是压气机结构中唯一对气体做功的元件，在机械透平领域中起着至关重要的作用，整体叶轮的加工工艺一直是机械加工制造行业中的一个重要课题，叶片的设计制造和加工工艺通常需要综合考虑流体力学、叶片表面光顺性及叶片强度等诸多因素的影响。
近几年来工业的飞速发展，对压气机叶轮的需求量越来越大，就目前，叶轮的最高转速以达100000r/min，这对叶轮叶片的设计和表面加工质量要求也是越来越高[1]。
当前，在国外整体叶轮的加工方式多为五轴高速铣削加工，且在设计制造技术和加工工艺上已经非常成熟。
国外叶轮制造技术之所以能够领先主要还是因为凭借着专业软件的优势，例如美国MAX系列就是专门用于叶轮类零件加工的软件。
目前国内叶轮的生产方式是大多都是依靠CAD/CAM软件进行辅助设计制造，就叶轮方面还没有形成自己的核心加工技术，在工艺以及效率方面都还有待提高。
本文将对压气机整体叶轮进行详细的分析，再利用UG NX 10.0进行仿真加工。
2. 整体叶轮结构及加工工艺分析2.1. 压气机叶轮结构分析压气机叶轮即工作轮，是压气机的核心元件，一般由轮盘、叶片、轮毂三部分组成，叶轮及各部分组成如图1所示。
气体进入压气机后，在叶轮主流叶片与分流叶片的共同作用下，气体受旋转离心力不断的在叶轮旋转过程中被压缩，从而提高气体中所蕴含的能量。
图1 整体叶轮结构图2.2. 整体叶轮加工的关键技术分析整体叶轮一般都是7系铝合金材料制造，加工精度要求主要集中于叶片、轮毂及叶根圆角表面，叶片表面的连续性和光顺性必须要保证良好，表面粗糙度R a 应小于1.6μm[2]。
基于UG的轮盘三维建模及仿真加工数控技术毕业论文
毕业论文课题名称基于UG的轮盘三维建模及仿真加工分院/专业机械工程学院/数控班级学号学生姓名指导教师：2013年6月1日┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要UG是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。
它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。
UG的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。
本文使用UG软件的建模模块完成产品的三维造型设计，并使用UG的制造模块对其进行了数控模拟加工并生成程序。
关键词：UG 造型设计模拟加工自动编程┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊AbstractUG is an interactive CAD/CAM (computer aided design and computer aided manufacturing) system, it is powerful, can easily construct various complex entity and modeling. It is at the beginning of the birth is mainly based on the workstation, but with the rapid growth in the development of PC hardware and individual users, its application in PC has achieved rapid growth, has become a mainstream application of three-dimensional design of mold industry.The goal of UG is to use mathematical technology, namely the local adaptive mesh refinement, multigrid and parallel computing, provide a flexible and reusable software base for solving complicated practical problems.Model module using UG software complete the 3D product modeling design, Manufacture module and UG for NC simulation machining and production procedure of.Keywords:UG design Machining simulation automatic programming┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录第1章绪论 (1)1.1 CAD/CAM与数字化制造 (1)1.2 CAD/CAM系统的功能使用方法及应用过程 (1)第2章基于UG的三维造型设计 (4)2.1 几何造型技术 (4)2.2 结构形状分析与造型思路 (6)2.3 轮盘的三维建模造型设计 (7)第3章轮盘的数控仿真加工 (12)3.1工艺方案分析 (12)3.2仿真加工 (14)3.3生成NC文件 (17)致谢 (19)参考文献 (20)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第1章绪论1.1 CAD/CAM与数字化制造CAD/CAM（计算机辅助设计及制造）与PDM（产品数据管理）构成了一个现代制造型企业计算机应用的主干。
毕业设计_基于UG叶轮的造型加工及数控编程
1 绪论1.1课题的确定整体式叶轮作为动力机械的关键部件，广泛应用于航天航空等领域，其加工技术一直是制造业中的一个重要课题。
从整体式叶轮的几何结构和工艺过程可以看出：加工整体式叶轮时加工轨迹规划的约束条件比较多，相邻的叶片之间空间较小，加工时极易产生碰撞干涉，自动生成无干涉加工轨迹比较困难。
因此在加工叶轮的过程中不仅要保证叶片表面的加工轨迹能够满足几何准确性的要求，而且由于叶片的厚度有所限制，所以还要在实际加工中注意轨迹规划以保持加工的质量。
目前，我国大多数生产叶轮的厂家多采用国外大型CAD/CAM软件，如UG NX、CATIA、MasterCAM等随着航空航天技术的发展，为了满足发动机高速、高推重的要求，在新型中小发动机的设计中大量采用整体结构叶轮。
选择数控加工仿真技术，适合加工种类多、需求少、难加工的整体叶轮，减少整体叶轮加工的成本。
本课题主要研究的是航空发动机上整体叶轮的数控加工工艺、造型、数控加工仿真及数控编程。
而且且本文选用目前流行且功能强大的UG NX4.0对复杂曲面整体叶轮进行加工轨迹规划。
下图是叶轮零件图1-1，1-2，1-3.前视图1-1俯视图1-2叶片之间的角度以上各图在后面会详细的分析。
1.2国内（外）发展概况及现状的介绍通常在整体叶轮的设计图上给出的是叶片中性面上顶部和根部的两组数据点，包括顶部和根部的一系列离散数据点和对应点的叶片厚度值。
本课题采用B 样条方法对叶轮曲面进行造型。
整体结构叶轮(图1－1)的应用可使航空发动机推重比、工作效率、寿命及可靠性大大提高，因此在各类新型发动机及大推力火箭发动机中应用愈来愈多，其加工质量的优劣对发动机的性能有着决定性的影响，而其叶片的形状又是机械中最难加工的曲面构成的。
因此，整体叶轮的加工一直是机械加工中长期困扰工程技术人员的难题。
为了加工出合格的叶轮，人们想出了很多的办法。
由最初的铸造成型后修光，到后来的石蜡精密铸造，还有电火花加工等方法。
基于UG NX6.0的整体叶轮数控加工仿真校验与后置处理
基于UG NX6.0的整体叶轮数控加工仿真校验与后置处理4.4.1 整体叶轮数控加工路径规划叶轮整体数控铣削加工是指轮廓与叶片在同一毛坯上铣削加工成形。
其加工过程大致包括以下几个主要工序：1.粗加工叶轮流道曲面；2.粗加工叶片曲面；3.叶片精加工；加工。
下面对其路径规划方法分别讨论。
1)创建整体叶轮数控加工父级组。
打开已经建构的整体叶轮三维CAD文件，进入UG加工界面，选择“mill_muti-axis(多轴铣削)”CAM加工配置模板，先后创建程序组、几何组、刀具组和方法组，为下面的加工仿真做准备，具体如下：a.创建程序组。
程序组是用于组织各加工操作和排列各操作在程序中的次序。
由于在单个叶片的多轴加工程序编制后，要使用旋转复制功能生成其余叶片的加工程序，因此这里先采用UG 缺省的程序组，待全部叶片加工程序完成后再统一修改、管理。
b.创建几何组。
在“导航器”中选择“几何视图”功能，进入几何视图工作界面，设置叶轮的圆柱圆心点为加工坐标系位置（双击MCS_MILL 在CSYS 状态下单击点对话框将捕捉类型设置为“圆弧中心/椭圆中心/球心”并将加工坐标系移至到圆心点），如图4.11所示；在铣削几何体中选择已经车削完成的回转体作为毛坯几何体，如图4.12所示c.创建刀具组根据前面已经确定的刀具类型和相关刀具参数，利用“创建刀具”功能，分别创建粗、精加工刀具，并且从内定库中检索刀具夹持器，创建刀具夹持器，本文中选取了库代号为“HLD001_00041”的刀具夹持器。
由于上一节中对刀具选择已作了比较详细的论述，这里不再重复，且此步的操作比较简单。
e.创建方法组由于叶片及流道曲面加工采用了表面积驱动方法，不便设置统一的加工余量、几何体的内外公差、切削步距和进行速度等参数，先选用内定的“METHOD ”加工方法，可根据需要再设置上述加工参数。
2)粗加工叶轮流道曲面通过可变轮廓铣程序控制驱动方法和刀具轴，根据叶轮流道曲面的加工要求创建多轴联动粗加工程序。
基于UG和i5M8.4智能五轴加工中心的叶轮加工
叶轮的 ＵＧ 自 动 编 程 中 余 量 及 公 差 参 数 设 置 如
下：在 多 叶 片 粗 加 工 工 序 的 参 数 中 设 置 加 工 余 量 为
０．５０ｍｍ，内公差、外公差 均 设 置 为 ０．０３ ｍｍ；在 叶 片
精 加 工 、圆 角 精 加 工 、轮 毂 精 加 工 工 序 的 参 数 设 置 中 设
２０００ ｍｍ／ｍｉｎ。
２．３ 几 何 体 设 置 设置几何体 ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ，双击 ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ，设置部件
为导入的叶 轮 模 型。 毛 坯 为 提 前 建 好 的 模 型，如 图 ２
所示。双击
，设 置 叶 轮 的 轮
毂、叶片、叶片圆角、分流叶片等几何参数。
图 １ 叶 轮 零 件 图
图 ２ 叶 轮 毛 坯
２．４ 刀 具 设 置
工。随着 ＣＡＤ／ＣＡＭ 技术的不断更新与发展，越 来 越 多的 ＣＡＭ 软件都通过刀轴控制和 加工 区 域选择 的方 法 来 加 工 叶 轮 ，但 其 刀 路 的 创 建 相 对 要 复 杂 很 多 ，即 使 经验丰富的编程人员也需大量时间进行编程 。 ［１］ 针 对
这一问题，ＵＧ 开发了叶轮的专 用加工 模块，简 化 了 叶 轮 的 自 动 编 程 过 程 ，从 而 提 高 了 生 产 效 率 。
新建刀具直径为４ｍｍ 的硬质合金球头铣刀。
３ 叶 轮 加 工 程 序 编 制
３．１ 多 叶 片 粗 加 工
点击 图标，选 择 加 工 类 型 为
，
如图 ３ 所 示，点 击 ，选 择 多 叶 片 粗 加 工 工 序。 设 置
多 叶 片 粗 加 工 参 数 ，切 削 模 式 选 择 往 复 上 升 ，其 他 参 数
如图４所示。对非切 削 移 动 参 数 中 的 “转 移、快 速”进
ug叶轮毕业设计
摘要本课题需要对叶轮的整个制造工艺进行规划，同时对其加工程序进行设计。
加工序安排由粗加工到精加工，基准设计从粗到精遵循基准统一原则，铣加工定位采用专用夹具配以心套，辅以定位销，夹紧采用螺帽压紧。
本课题为叶轮的制造工艺与加工程序设计，直接的目的是介绍说明叶轮制造的细节，运用CAD/CAM软件解决制造业界中对叶轮加工程序编制的难题。
同时介绍叶轮制造的新思路新方法。
间接的目的是使叶轮的功用更为人所知，使其应用更广泛，节能环保，造福人类。
关键词：精加工、程序、工艺、叶轮AbstractThis subjects need to turn the leaves of the entire manufacturing process for planning, for the processing procedures. The process design in order to arrange the perform finish machining the base design from coarse to follow the principle of unified a benchmark and milling machine is of special means with the heart, with positioning pin, grip the nut pressure.This subject for the round of the manufacturing process and processing the application design and purpose is to explain the details of the leaves turn to make use of CAD/CAM software solution Thomas pink of leaves on processing the application of the problem. the introduction of impeller the new thought of new methods. The aim is to turn the leaves function is known, the more extensive, energy, benefiting mankind.Keywords ：finish machining, procedures and processes and impeller目录第一章引言 (3)1.1废气涡轮增压小史 (3)1.2对叶轮加工基本要素的认识 (4)1.3叶轮的材料及性能 (4)1.4叶轮的结构特点 (4)1.5对本课题的设计思路 (5)1.6 课题的目的与意义 (5)1.7 本章小结 (5)第二章叶轮的制造工艺设计 (6)2.1 叶轮加工工艺思路 (6)2.2工艺规程设计 (7)2.3 叶轮加工工艺流程图 (8)2.4产品部分附图（AUTOCAD） (8)2.5 本章小结 (8)第三章叶轮的铣加工程序设计 (9)3.1 UG NX 4.0的简单介绍 (9)3.2 VTR454导轮的加工程序设计思路 (9)3.3 VTR454导轮加工程序设计 (10)3.4 454压轮的加工程序设计思路 (12)3.5 UGNX4.0的压轮造型 (13)3.6 454压轮加工程序设计 (15)3.7本章小结 (15)第四章结论与探究 (16)4.1科学设计使大型叶轮在四坐标机床上加工成为易事 (16)4.2叶轮的压轮部分加工程序设计从四轴向三轴的转变 (16)4.3 小型叶轮压轮加工编程方式的微变 (16)4.4 当今制造业界叶轮加工方法的发展方向 (16)参考文献 (17)致谢 (18)第一章引言1.1废气涡轮增压小史该装置最早应用在飞机上，由于飞行高度不断攀升，空气越来越稀薄，造成飞机引擎进气量不足，因此涡轮增压器便被采用，以此尽可能多地向飞机引擎“打注”新鲜空气。
UG自动编程的叶轮加工(五轴联动加工中心)毕业设计
重庆三峡学院毕业设计（论文）题目UG自动编程的叶轮加工（五轴联动加工中心）院系应用技术学院专业机械设计制造及其自动化年级08 机械完成毕业设计（论文）时间2011 年12 月目录摘要第一章：绪论1.1：五轴联动简介1.2：五轴联动加工中心的特点1.3：五轴联动加工中心的分析1.4：五轴联动加工中心的应用领域第二章：FANUC系统编程方法2.1 FANUC系统概述2.2 FANUC系统编程指令第三章：叶轮轴加工的工艺分析3.1概述3.2零件三维模型与零件图3.3叶轮轴的加工工艺分析第四章：叶轮轴加工的UG自动编程4.1 建立零件的UG三维模型4.2 叶轮轴加工的UG自动编程4.3 叶轮轴加工的UG程序后处理第五章：总结致谢语参考文献基于UG自动编程的数控铣削加工牟松重庆三峡学院应用技术学院机械设计制造及其自动化08机械重庆万州 404000摘要五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。
目前，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。
关键字五轴联动加工中心UG 自动编程第一章：绪论1.1：五轴联动简介所谓五轴加工这里是指在一台机床上至少有五个坐标轴(三个直线坐标和两个旋转坐标)，而且可在计算机数控(CNC)系统的控制下同时协调运动进行加工。
1：对于五轴立式加工来说，必须要有C轴，即旋转工作台，然后再加上一个轴，要么是A轴要么是B轴。
2：主轴头旋转类型，立式结构的两个回转轴A，C轴。
该机床将A，C回转轴设置在主轴上。
铣头绕Z轴旋转360度形成C轴，绕X轴旋转±90度形成A轴。
这样的结构形式工作台上无旋转轴。
3：工作台旋转类型，工作台绕X轴旋转，工作台绕Z轴旋转，主轴无需摆动。
4：工作台绕Z轴旋转，主轴头绕Y轴摆动称B轴。
整体叶轮零件机械加工工艺设计与仿真加工毕业设计
品的更新率加快，特别是高新科技产品，它们的设计周期已经从过去的几年缩短到现在 的几个月，有时甚至只有十几天。那么，传统的手工制图设计方法已经远远不能适应现 代产品的快节奏了，而且人们追求产品的新颖、美观，有很多产品都是具有复杂曲面的， 这对于传统设计来说，很难把握设计的精确度，因此，使用先进的三维制图软件进行设 计刻不容缓。UG 系统是一款集 CAD/CAM 的专业软件，在世界上享有极高的声誉，因其功 能十分强大，在世界上比较大型的公司大都是采用 UG 为主要软件。UG 的优点在于：相比
粗加工选择轮毂加工；叶片和轮毂的精加工选择叶片加工和轮毂加工。 整体叶轮加工是指毛坯采用锻压件，然后车削成为叶轮回转体的基本形状，在五轴 数控加工中心上使轮毂与叶片在一个毛坯上一次加工完成，它可以满足压气机叶轮产品 强度要求，曲面误差小，动平衡时去质量较少，因此是较理想的加工方法。采用五轴数 控加工整体叶轮的 CAD/CAM 主模块加工流程如图 4-9 所示。
根据任务书的要求，主要完成整体叶轮的数控加工工艺、零件造型、仿真加工和数 控编程。为顺利做好零件的三维造型、仿真加工及数控编程等任务，在软件方面选用目 前流行且功能强大的 UG NX8.5 软件对复杂曲面整体叶轮进行加工轨迹规划与仿真。整体 叶轮零件三维实体模型如图 1-1 所示。
图 1-1 整体叶轮三维图形
5.3 切削参数 ............................................... 30 5.4 数控程序编制 ........................................... 31 5.4 后处理程序 ............................................. 37 总 结 ...................................................... 38 参考文献 .................................................... 39
基于UG的直叶轮的制造加工技术
1背景现代机械加工主要朝着两个方向发展，一个是精密化，一个是高速化。
尤其对于精密化来说，曲面模型的加工成为一个难点。
而曲面加工涉及装夹方法、拟合方法，甚至刀具选择等方方面面，在拟合过程中，曲面建模与计算机辅助制造技术越来越迫切，尤其是其中关键知识的理解与应用。
本文以吹风机直叶轮的加工为例，着重介绍了UG8.0CAM技术在直叶轮制造中的应用。
2直叶轮的三维造型建立直叶轮三维模型，如图1所示。
图1直叶轮三维图三维试图的建立，保证最高面的加工质量。
过程向后经过两次拉伸，其中第二次拉伸草图的建立要使用零件偏置和零件矩阵方能造型完成。
3直叶轮制造工序的制定首先打开UG8.0，然后单击“开始”按钮，在下拉菜单里选择“加工”，进入UG加工模块：①根据直叶轮选择合适的加工方法，如图2所示。
UG-CAM软件提供的加工模式主要有PLANER_MILL（平面加工）、CAVITY_MILL（型腔穴型加工）和drill（三轴连续曲面加工模式）以及多轴加工四种类型。
②创建叶轮加工用刀具。
根据加工需求创建刀具主要有刀具库选择刀具和自己创建刀具两种类型，创建的刀具要和实际加工刀具参数要一致。
在这里主要选择的刀具有立铣刀、钻头和盘铣刀，一次性选择出来并编写刀号。
③确定加工坐标系，和确定工件毛坯。
加工坐标系选择Z轴作为刀轴，零点放在工件上表面，毛坯选择包容圆柱体，Z轴方向留1mm余量。
④选择具体工序点击“操作”。
⑤根据合适的后处理文件生成数控加工程序。
⑥通过RS232接口，用超级终端将传输NC加工程序至数控机床。
⑦根据直叶轮的零件形式选择卡盘作为夹具，正确安装工件后，对刀确定机床加工坐标系并和自动编程坐标系一致。
4加工工序的具体“操作”4.1直叶轮毛坯表面的加工直叶轮毛坯材料是45，加工量为1，采用盘铣刀一次将平面雨量加工完。
采用PLANER加工模式的FACE-MILL-AREA，PART GEOMETRY （零件外形）。
刀具选择硬质合金涂层铣刀，刀具直径要和实际加工刀具一致，转速2500r/min，进给速度500mm/min，每层切深1mm，粗加工刀具进给百分比为75%，精加工设置为20%。
整体叶轮的加工工艺
整体叶轮的加工工艺摘要：五轴程序的编写、后置处理（POST）、VERICUT仿真验证，一直是五轴加工的焦点。
本文利用德国SIEMENS公司UG NX4提供的五轴编程功能，规划流道和叶片的粗、精加工工艺，编制加工轨迹，利用VERICUT仿真验证加工轨迹的合理性，最后利用配备SIEMENS 840D系统的DMG 75V机床完成加工。
Abstract: The five-axis process, post treatment (POST) and VERICUT simulation have been the focus of five-axis machining. This paper uses five-axis programming provided by UG NX4 of Germany SIEMENS Company, plans the rough and finishing process of flow channel and leaves, prepars process trajectory, uses the VERICUT simulation totest and verify that the processing path is reasonable, finally uses the DMG 75V machine equipped with SIEMENS 840D system to complete the processing.关键词：五轴；数控编程；UG；VERICUTKey words: five-axis；CNC programming；UG；VERICUT中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）10-0035-010 引言叶轮是涡轮式发动机、涡轮增压发动机等的核心部件。
现在比较常见的就是汽车的涡轮增压器。
整体叶轮的形状比较复杂，叶片的扭曲大，极易发生加工干涉，因此其加工的难点在于流道、叶片的粗、精加工。
机械毕业设计908基于UG的三元整体叶轮的曲面造型论文
基于UG三元整体叶轮曲面造型的研究1 绪论1.1 论文背景一些复杂的物体表面，如汽车车身、飞机机身、汽轮机叶片、模具型面等呈流线型自由曲面。
所谓自由曲面是指不能用基本立体要素(棱柱、棱锥、球、一般回转体、有界平面等)描述的呈自然形状的曲面，必须根据空间自由曲线和自由曲面的理论进行计算。
自由曲面形状复杂，不能用简单的曲面数学模型来表示，许多年来人们不断的探索方便、灵活、实用的自由曲面的造型方法。
而且具有自由曲面的零件的生产，一般来说是单件或小批量生产，传统的加工方法是由毛坯制造、砂轮打磨、样件检验等主要工序组成，这个过程周期一般较长，工人劳动强度大，而且不易保证加工精度，材料和工装设备浪费现象严重近年来，随着大量进口数控机床的引进和国产数控机床的研制，目前我国拥有的数控机床和加工中心中，三坐标机床占主流，四轴或五轴联动的数控加工机床也在逐渐涌现。
这些使得具有自由曲面的零件的加工精度和加工效率都得到了很大的提高，而加工难度和劳动强度也随之大幅度减小。
虽然目前出现了许多CAD/CAM软件，但是其普及程度并不高。
一方面是因为这些软件所提供的通用模块并不完全符合实际生产的需要，另一方面一些数控机床附带软件其各个模块大多都进行了封装，只能完成某些特定的功能，用户无法对其进行二次开发以添加满足用户实际需要的功能，用户只能向软件开发公司定制，制约了对核心技术的掌握和生产的发展。
自由曲面的制造己开始迈入计算机辅助制造的行列，要进行自由曲面的数控加工，首要任务是进行自由曲面的构造。
这就对自由曲面的造型技术提出了较高的要求。
由于工程实际中给定型值点的自由曲面型面是典型的三维曲面，求解数控加工此类曲面的关键在于构造满足数控加工需要的自由曲面。
自由曲线曲面造型方法经历了参数样条方法，孔斯曲面，贝塞尔曲面，B样条曲面，直到当前CAD/CAM系统中曲面造型的主流方法:NURBS曲面造型方法。
NURBS造型方法通过控制点建立自由曲面的数学模型，统一了有理曲面和非有理曲面的数学描述，而且可以通过调整局部的控制点和权因子曲面造型理论的主流方法[2]。
基于数字化制造的整体叶轮加工工艺设计
基于数字化制造的整体叶轮加工工艺设计航空工业航宇救生装备有限公司 （湖北襄阳 ４４１００３） 韩 阳摘要:本文以整体叶轮的工艺设计为研究对象ꎬ借助数字化制造技术ꎬ设计了某型号叶轮的加工工艺过程ꎬ装夹检测方案ꎬ并完成了叶轮的精密加工ꎮ其中ꎬ应用ＣＡＤ技术建立数字化模型ꎬ基于特征的编程技术完成叶轮的五轴联动数控程序的编制ꎬ使用ＶＥＲＩＣＵＴ专业仿真软件进行虚拟加工并根据其物理仿真结果优化数控加工程序ꎬ应用五轴联动加工技术完成叶轮形面的粗精加工ꎬ零件加工后使用在机测量系统对机床上的零件进行尺寸测量ꎮ㊀㊀叶轮是航空环控产品中重要的零部件ꎬ它用于提高压气机的工作效率ꎬ因其结构紧凑而被广泛应用于航空涡轮冷却器㊁油田膨胀机等产品中ꎮ整体叶轮作为典型的复杂曲面零件ꎬ加工难度较大ꎬ在其数控编程㊁五轴联动加工㊁机床仿真验证和尺寸检测等环节均需要依托先进的数字化制造技术ꎮ１ 叶轮的工艺分析图１所示叶轮材料为７０５０铝合金ꎮ７系铝合金中主要合金成分是锌ꎬ加上镁元素使其热处理后达到非常高的强度ꎬ具有良好的机械性能ꎬ易于加工ꎮ图１㊀叶轮图样该叶轮的加工难点在于叶片与流道的粗精加工ꎮ叶轮加工流道较窄ꎬ会受到大扭角和分流叶片的影响ꎮ叶片较长ꎬ相对刚度低ꎬ高度随径向直径的增大而增大ꎬ厚度随径向直径的增大而减小ꎬ是一种典型的薄壁类零件ꎬ在加工过程中极易发生变形ꎬ使得叶轮加工难度增加ꎮ同时ꎬ为保证叶轮的静平衡和动平衡ꎬ叶轮铣削加工的定位精度必须精确ꎮ为此必须合理规划叶轮加工的工艺路线ꎬ设计专用夹具进行装夹定位ꎮ２ 叶轮加工工艺路线为减少材料成本和机械加工成本ꎬ选用７０７５铸造棒料为毛坯ꎮ毛坯需要经过粗车去除余量ꎬ再精车外圆留余量ꎮ精镗内孔至尺寸ꎬ同时加工端面和台阶及齿形ꎮ插床插内孔齿ꎮ数铣加工端面工艺定位孔ꎮ以内孔定位精车叶轮包覆面㊁平端面ꎮ用专用心轴装夹ꎬ五轴机床加工叶轮曲面到尺寸ꎮ车床车减轻槽ꎮ最后钳工去毛刺ꎮ整体加工路线如图２所示ꎮ图２㊀叶轮加工路线３ 数字化制造数字化制造技术就是将 数字化技术应用于制造的各个环节中ꎬ从产品的设计研发㊁生产到服务ꎬ涵盖了产品的整个生命周期 ꎮ通过数字化制造ꎬ我们能提高产品的性能和企业的竞争力ꎬ同时加快产品上市的时间并降低成本ꎮ数字化制造分为数字化设计和数字化制造两部分ꎮ数字化设计通过数字化技术在虚拟的世界中对产品进行设计㊁仿真和验证ꎬ是数字化制造的基础ꎮ数字化制造是要实现产品生产制造过程的数字化ꎬ在这个过程中ꎬ我们会涉及到工艺规划㊁设计和仿真以及流程管理等环节ꎮ(１)叶轮的数字模型ꎮ叶轮曲面的的五轴加工需要准确㊁精度高的数字模型ꎮ叶轮数字模型可以根据二维图样的参数化定义来确定ꎬ也可以通过测定叶轮面上的点位坐标逆向获取ꎮ随着数字化制造的发展ꎬＭＢＤ已经得到广泛的应用ꎬ设计人员以三维实体模型进行工程定义ꎬ工艺人员可以使用ＭＢＤ系统的零件数字模型进行工艺编制和数控加工ꎮ本文的叶轮模型数据由逆向建模获得ꎮ该叶轮的逆向建模ꎬ使用三坐标测量仪对叶轮曲面进行采样ꎬ轴向采样间距５ｍｍꎬ径向采样间距２ｍｍꎮ如图３所示ꎮ图３㊀叶轮模型的获得把采集到的曲面数据用ＥＸＣＬＥ表格导入到ＮＸ/ＣＡＤ软件中ꎬ形成点云ꎬ用ＣＡＤ软件从点云生成曲面功能构建出叶片的初始内外曲面ꎮ轮毂的面是由采样的点构建曲线ꎬ让该曲线绕轴心旋转构建出轮毂的初始面ꎮ轮毂的初始曲面存在褶皱和不光顺的区域ꎬ把该曲面与正交平面产生的交线进行光顺处理ꎬ产生的新曲线曲率连续ꎬ再由该曲线旋转生成叶轮轮毂曲面ꎮ叶片初始内外曲面为无边界曲面ꎬ可根据叶轮外廓尺寸建立边界包裹面ꎬ用这些面对初始的内外曲面进行裁剪和分割ꎮ最终创建出叶轮数字模型ꎮ该模型的曲面轮廓取决于实物的几何轮廓和表面质量ꎬ实物上有局部缺损的部分ꎬ可通过ＣＡＤ软件进行修复ꎬ以满足其使用要求ꎮ(２)叶轮曲面的加工如下所述ꎮ叶轮的装夹ꎮ叶轮流道和叶片面的加工ꎬ使用五轴联动机床一次装夹完成粗精加工ꎬ需设计专用心轴ꎬ以叶轮内孔定位ꎬ螺母压紧零件ꎬ如图４所示ꎮ机床工作台上装有三爪自定心卡盘ꎬ用来定心并夹紧心轴ꎮ为保证定位精度ꎬ心轴与叶轮中心孔采用基孔制配合Ｈ６/ｈ５ꎮ安装叶轮的定位轴和定位端面需磨削完成ꎬ保证端面相对于定位轴的圆跳动ɤ０ ０１ｍｍꎮ因叶轮加工时的切削力较大ꎬ且越靠近外延ꎬ切削力造成的转矩越大ꎬ为此ꎬ在心轴端面上装有辅助定位销ꎬ装在叶轮底面的定位孔(工艺孔)中ꎬ防止叶轮相对心轴转动ꎮ加工时ꎬ先将心轴固定在工作台上ꎬ找正定位轴ꎬ再装上叶轮进行加工ꎮ图４㊀叶轮装夹示意１ 定位销㊀２ 垫片㊀３ 螺母㊀４ 叶轮体㊀５ 心轴叶轮数控加工方案ꎮ根据叶轮的结构和类型ꎬ其曲面加工方案有以下几种:对于尺寸较小ꎬ且叶轮后缘无倾斜的可以考虑使用四轴联动加工ꎻ对于叶片扭曲角大的叶轮ꎬ四轴加工会出现刀具干涉ꎬ必须使用五轴联动加工ꎮ通用型叶轮其数模可以被专业的ＣＡＭ软件叶轮模块识别ꎬ因此可以采用五轴联动粗精加工ꎬ并且编程效率较高ꎮ一些非标准的特殊叶轮ꎬ只能采用ＣＡＭ软件的基础模块编程ꎮ对于叶片间隙大ꎬ方便铣削的叶轮ꎬ可以使用ＮＸ/ＣＡＭ的基础模块ꎬ先采用定轴型腔铣加工方式分层对叶轮流道粗加工(见图５)ꎬ刀具选用直柄立铣刀ꎮ叶轮流道底部粗精加工和叶片的精加工使用锥柄球头铣刀ꎬ采用ＮＸ/ＣＡＭ软件可变轴轮廓铣方式ꎮ因切削过程中刀具轴在不断地变化ꎬ需要制作辅助曲面限制刀轴移动ꎬ或通过手工调整刀轴的角度的方法ꎬ避免刀具过切和切削余量突然变大而造成刀具的损坏ꎮ图５㊀叶轮定轴粗加工本文的叶轮使用ＮＸ/ＣＡＭ的叶轮加工模块进行编程ꎮ该叶轮加工模块是基于特征的编程方式ꎬ通过指定叶轮的各个组成部分ꎬ软件识别出叶轮的各个几何特征及尺寸ꎬ根据经验输入叶轮切削的特定参数ꎬ从而生成叶轮加工的多轴刀路ꎮ不同于基础模块编程ꎬ该专用模块可以自动调整刀轴的角度ꎬ编程的效率更高ꎬ且难度较低ꎮ叶轮流道的粗加工使用Ｒ４ｍｍ球头整体硬质合金锥铣刀ꎬ刀具单边锥度２ʎꎬ刀柄直径１０ｍｍꎬ刀长７０ｍｍꎬ刃长３０ｍｍꎬ装夹长度５０ｍｍꎮ主轴转速３２００ｒ/ｍｉｎꎬ进给速度６００ｍｍ/ｍｉｎꎮ每刀切削深度为１０ｍｍꎬ切深模式从包覆插补刀轮毂ꎬ切削步距为刀具半径的４０％ꎬ保留叶轮余量１ｍｍꎮ切削刀路如图６所示ꎮ刀具变轴加工的方式ꎬ刀路更加清晰简洁ꎬ开粗的效率更高ꎮ图６㊀叶轮五轴粗加工叶片㊁流道以及叶根圆角的精加工使用Ｒ３ｍｍ球头整体硬质合金锥铣刀ꎬ刀具单边锥度２ʎꎬ刀柄直径８ｍｍꎬ刀长７０ｍｍꎬ刃长３０ｍｍꎬ装夹长度５０ｍｍꎮ主轴转速３６００ｒ/ｍｉｎꎬ进给速度１０００ｍｍ/ｍｉｎꎮ叶片加工步距为刀具直径的２０％ꎬ轮毂加工步距为４０％ꎬ叶根圆角加工步距１０％ꎮ叶轮五轴加工选用ＤＭＧ８０Ｐ２机床ꎬ该机床采用ＡＣ轴双转台结构ꎬ控制系统为海德汉ｉＴ￣ＮＣ５３０ꎮＮＸ/ＣＡＭ软件中的叶轮加工五轴刀路通过该机床专用的后置处理器生成机床识别的五轴联动加工程序ꎮ㊀㊀(３)数控加工程序的仿真和优化ꎮ数控加工仿真能够真实地模拟机床模型的运动加工ꎬ能够准确地检测机床各轴模型㊁刀具模型㊁工装夹具模型㊁主轴模型之间的碰撞干涉以及机床超行程等错误ꎬ保证机床和刀具安全ꎮ专业数控仿真软件ＶＥＲＩＣＵＴ不仅可以进行几何仿真ꎬ还可根据机床㊁刀具及切削材料等外部切削条件ꎬ实现切削过程的物理仿真ꎬ用专用的材料系数来计算材料和刀具的受力以及摩擦和温度的影响ꎬ最终计算出理想的进给速度ꎮ叶轮流道进行开粗时ꎬ球头刀切削时不停变换刀轴角度ꎬ但ＣＡＭ软件对相同的切削路径只能指定同一个进给速度ꎬ使刀具切削的部位和切削的厚度以及刀具受力均有较大变化ꎮ这将使刀具工作在不稳定的切削条件下ꎬ容易造成崩刃㊁切削摩擦力变大和切削热增高ꎬ如不及时更换刀具ꎬ极易引起断刀ꎮ叶轮单个流道粗加工每层切削时ꎬ由于铣刀满刀切削ꎬ受到的切削力突然增大ꎮ为避免断刀ꎬ将其切削速度从６００ｍｍ/ｍｉｎ降低到４００ｍｍ/ｍｉｎꎬ但如此一来ꎬ切削的时间变长了ꎬ降低了效率ꎮ单个流道粗加工需要２７ｍｉｎꎮ使用ＶＥＲＩＣＵＴ物理仿真优化该段ＮＣ程序ꎬ限制削厚和切削力ꎬ并对切削速度进行自动调整ꎮ优化前后的ＮＣ程序加工受力对比如图７所示(为便于观察比较ꎬ只列出了小部分刀路)ꎬ优化后刀具受力在原曲线波峰波谷之间变化且更加平缓ꎬ总体削厚有所增加ꎬ改善了刀具的切削条件ꎮ优化后的切削时间为１５ｍｉｎꎬ节省了大约４５％的切削时间ꎮ图７㊀优化前后受力对比㊀㊀(４)在机测量ꎮ叶轮加工使用的五轴机床ＤＭＧ８０Ｐ２是进口高精度设备ꎬ配备有激光测头ꎮ零件在机测量系统以高精度机床为载体ꎬ利用现有的激光测头ꎬ使用在机测量软件生成测量程序ꎬ在机床上实现工件尺寸的测量ꎬ测量数据传递回测量软件进行分析比较ꎬ实时得到测量尺寸或测量报告ꎮ如图８所示ꎮ图８㊀叶轮在机测量分析叶轮数控加工完成后ꎬ但未从机床上拆卸下来时ꎬ在机测量系统对叶轮的曲面轮廓进行测量ꎬ得出测量结果ꎮ当叶轮曲面未达到要求尺寸且存在修复余量的时候ꎬ可以继续进行补充加工ꎬ直至达到设计要求的轮廓度或尺寸ꎮ这样就可以确保叶轮在五轴机床上一次装夹加工出合格零件ꎬ减少废品和返工ꎬ降低零件制造成本ꎮ４ 结语通过数字化制造技术的应用ꎬ叶轮加工的关键内容 五轴联动加工曲面ꎬ从建模到编制数控程序直到仿真加工都可以在零件生产前完成ꎬ实现虚拟化生产制造ꎬ预知生产中将会遇到的切削刀具选择㊁加工参数优化㊁避免机床碰撞和刀具损坏等问题ꎬ并提前解决或制订应对方案ꎮ使叶轮的加工制造得以实现数字化㊁快速化㊁高质量及高效率ꎮ参考文献:[１]魏岩ꎬ韩旭ꎬ兰海ꎬ等 基于ＵＧ８ ０的整体式叶轮五轴数控加工研究[Ｊ].大连交通大学学报ꎬ２０１６(６):９９￣１０２[２]石竖鲲ꎬ马艳玲ꎬ张森棠 数字化制造技术在航空发动机产品中的应用研究[Ｊ].航空制造技术ꎬ２０１２(Ｚ１):４４￣４７ ＭＷ(收稿日期:２０１９０９０６)。
基于UG的开式整体叶盘五坐标加工工艺方法
决方法，并经过实验验证了方案的正确性。加工实践表 明，该技术很大程度上提高了加工效率。
参考文献
Ｒ１０—ＰＬ—ＭＤ０．３Ｆ３０Ｍ。仿形铣刀刀片型号为ＭＭ０６一
０８００８一Ｂ１２０ＰＦ—Ｍ０１。Ｆ１５Ｍ。捕铣时主轴转速为６０００ｒ，
ｍｉｎ，切削速度为４００舶ｉｎ，每个叶盘通道开槽时间为
１６ｍｉｎ，单个叶片整个工艺加Ｔ时间为ｌｈ，叶片表面粗 糙度相对比较高，工件变形量较小，与传统加工方法相 比，效率提高了ｌ倍以上，很大程度上缩短了加工时间。
槽粗加工刀具轨迹规划［Ｊ】航空制造技术，２００７（２）；９４－９７
【３】李滟，陈五一，陈彩虹．整体叶轮插铣粗加工算法Ｉ．『１计算机
集成制造系统，２０１０．１６（８）；１６９９一１７０５ 【４】任军学，姜振南，姚倡锋，等，开式整体叶盘四坐标高效开 槽插铣工艺方法【Ｊ１．航空学报．２００８，２９（６）；１６９３一１６９８ 【５Ｊ吴丽萍．施法中，陈卫东．四轴端刀无干涉刀位点计算【Ｊ］．北 京航空航天大学学报，２００２，３４（７）；８３—８８ （收稿日期２０１ｌ一１ｌ一２０）
ｃｅＩＤ，ｌＡＤＢｕ腑ｒ，８，０，７）；
万方数据
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／／读取ＡＤ模拟量输入
ＢＯＯＬ ＤＥＶＡＰＩ ＦＡＲＰＡＳＣＡＬ
８ｗ一＞Ｗｒｉｔｅ（ｔｈｉ８一＞ｔｅｘｔＢｏｘｌ一＞Ｔｂｘｔ＋”＼ｔ”）：
６试验验证
基于本文应用的插铣粗加工方法与半精，精加工 过程中能够出现的一系列问题．采用山高专用插铣刀
毕业设计-叶轮轴零件造型及数控加工工艺设计【范本模板】
叶轮轴零件造型及数控加工工艺设计摘要装备制造业是一国工业之基石，随着我国现代制造业的升级和数控技术的不断发展,三轴联动数控加工已经普及。
但传统的三轴数控加工不能解决某些复杂零件的加工，因此，需要引入四轴、五轴、车铣复合等多轴联动数控机床加工,而现代社会急需大量掌握现代CAD/CAM技术、多轴联动加工工艺设计分析与操作的专业技能人才。
本课题研究的叶轮轴零件是典型的多轴联动数控加工。
首先通过对零件图的工艺分析，了解零件的工艺结构形式,明确具体的技术要求，从而对零件各组成表面选择合适的加工方法。
再拟订较为合理的工艺规程,充分体现质量、生产率和经济性的统一。
在整个毕业设计过程中使用CAD/CAM技术软件、对零件进行造型及加工工艺分析、工艺路线确定、刀具选择和数学处理等一系列的工作.本课题在设计的过程当中，深入生产实际，进行调查研究，吸取企业先进技术，制定出了合理的工艺方案。
关键词：叶轮轴，造型，加工工艺，工艺路线，工艺规程目录1 绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1。
2 课题在当今国内外的现状 (2)1。
2.1 多轴数控加工技术的现状 (2)1.2。
2 多轴数控加工的类型 (4)1.3课题研究的内容和目的 (5)2 零件图的工艺设计分析 (7)2.1 叶轮轴加工图样分析 (7)2.2 零件图的工艺分析 (8)2.2.1读图与审图 (8)2.2。
2零件图尺寸的标注 (9)2.2。
3表面质量与精度的分析 (9)2.3 毛坯的选择 (9)3 加工准备及工艺文件的编制 (10)3。
1 定位基准的选择 (10)3。
1。
1 粗基准的选择 (10)3.1。
2 精基准选择 (11)3。
2 装夹方案的确定 (12)3。
3机床及工艺装备的选择 (13)3.3。
1 机床的选择 (13)3。
3。
2 夹具的选择 (14)3.4 确定工艺路线 (15)3.4.1 工序的划分 (15)3。
4.2 工步的划分 (15)3。
4。
3 加工阶段的划分 (16)3.4.4 加工顺序的安排 (17)3.5 进给路线的确定 (19)3.6 刀具材料的选择 (20)3。
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本科毕业设计压气机叶轮加工工艺目录摘要 (2)Abstract (3)1. 引言 (4)2. 压气机叶轮结构加工工艺分析 (4)2.1 压气机叶轮结构分析 (4)2.2 压气机叶轮的技术要求 (6)2.2.1对压气机叶轮的设计制作要求 (6)2.2.2 对压气机叶轮的加工要求 (6)2.2.3 叶轮的加工难点 (7)3. 压气机叶轮毛坯的确定 (8)3.1 叶轮材料的选择 (8)3.2 叶轮毛坯的选择 (9)4. 压气机叶轮加工工艺路线设计 (10)4.1 加工方法的选择 (10)4.2 加工阶段的划分 (10)5. 压气机叶轮的工艺设计 (11)5.1 机床选择 (11)5.2 定位基准、夹紧方案的确定 (11)5.3 刀具选择 (12)5.4 进给路线和工步顺序的确定 (13)5.4.1 加工坐标系 (13)5.4.2 UG 加工及仿真步骤 (14)5.4.3 UG 加工及仿真结果与模型的比较 (30)6．总结 (31)参考文献 (34)致谢 (35)压气机叶轮加工工艺机械工程及自动化2011级x班：xxx 指导教师：xxx摘要：离心压缩机叶轮的加工是一个多轴数控加工中最常见的例子，现如今数控高速铣削加运用于整体叶轮加工的技术已经相对成熟，但多依赖于国外的软件。
本文主要介绍了压缩机叶轮的加工工艺过程、详细分析了叶轮的仿真全过程。
主要工作包括以下三个方面：(1) 本文根据实习公司实际的生产情况和研究需求，使用UG8.0软件进行压气机叶轮的工艺分析。
运用UG8.0加工模块的型腔铣、可变轮廓铣、叶轮加工等方法完成对叶轮加工的编程、仿真加工及后处理。
(2) 压气机叶轮的主叶片、分流叶片呈不规则曲面状，在径向上随着半径的减小叶片的厚度越来越薄、相邻叶片流道越来越窄、叶片高度逐渐增加、叶片的曲率越来越大，这些无疑是整体叶轮加工的难点和重点。
因此，加工叶轮叶片时刀具与被加工叶片之间、刀具与相邻叶片之间及易发生干涉，导致在某些区域程序自动生成时没有不碰撞的刀具轴。
本文就是从该难点出发设计压气机叶轮叶片、轮毂、流道的加工工艺。
(3) 在编程过程中刀具的选择，主轴转速、进给、吃刀量、加工余量的确定，都直接影响加工效率。
针对刀轴的约束条件多,自动无法生成可靠的刀轨等问题进行加工工艺分析，确定了采用瑞士米克朗公司的海德汉系统五轴加工中心作为叶轮加工设备，刀具轨迹采用"自曲面等值线”方式。
关键词：压气机叶轮；UG8.0；加工工艺；叶片Centrifugal Fan ImpellerMechanical engineering and automationThe class x of grade 2011:Jxxxx The instructor: xxxxAbstract: Centrifugal compressor impeller machining is the most common instances of multi-axis linkage nc machining, it is also one of the difficulties in nc machining.This paper introduces in detail the whole process of the impeller machining and processing process matters needing attention, for complex product modeling and nc programming provides design ideas and methods.Main work includes the following aspects:（1）In this paper, according to the actual production situation and the demand of research, using UG8.0 software for the analysis of the impeller.Through processing module cavity milling, variable contour milling, processing method of impeller impeller model of programming, simulation process and post-processing.（2）Adjacent integral impeller blade less space, with the decrease of the radius on the radial channels such as narrow processing difficulties, so the impeller blade curved surface machining besides interference occurs between the cutter and the processing blade, cutting tool is interference with the adjacent blades.（3）Tool planning constraints, automatic generation of tool path is more difficult problems, combined with practical experience, has carried on the processing technology research, identified by Swiss m kronor company Hyde han system five axis machining center as an impeller machining equipment, tool path using "since the surface contour" way.Key words: Integral impeller;UG;The processing technology1. 引言涡轮增压器是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。
汽车离心涡轮增压器是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸，涡轮增压器的开发对于发动机的发展有着积极的影响，涡轮增压器工作原理如图2所示。
而压气机是涡轮增压器的主要部件，压气机叶轮即工作叶轮，是压气机的主要组成部分，在航空航天、船舶、汽车等透平机械领域被广泛应用，一直是机械加工行业中的一个重要课题。
压气机叶轮叶片的设计和加工通常会考虑空气动力学、流体力学、叶片强度和叶片振动等对叶轮工作的影响。
近几年来我国汽车工业的快速发展，对涡轮增压器的需求量越来越大，对叶轮设计制造和性能要求也越来越高。
目前，叶轮的最高转速以达10万转/分，这对叶轮的表面质量、致密的组织以及综合力学性能要求也越来越高。
当前，国外多采用五轴高速铣加工整体叶轮，且在技术和工艺上已经非常成熟，主要采用专业软件加工整体叶轮，如美国NREC公司的MAX系列，Hypermill叶轮加工软件。
而中国多用UG NX、CATIA、MasterCAM、PRO/E等三维软件来加工压气机叶轮，在加工工艺、加工质量、加工效率方面都还有待提高。
本文选用功能强大的UG NX8.0 对压气机叶轮进行工艺分析和加工仿真方面的研究。
2. 压气机叶轮结构加工工艺分析2.1压气机叶轮结构分析压气机是通过压缩空气来增加进气量从而提高压气机叶轮转速的机械装置。
列如，汽车离心涡轮增压器就是是利用发动机排出的废气的惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸，如图2所示。
当发动机转速增大，废气排出速度与涡轮转速也同步增加，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。
涡轮增压系统如图1所示，工作叶轮、涡轮叶轮如图2所示。
涡轮增压机主要包括离心压气机叶轮、离心式空压机、涡轮增压系统等。
离心式压气机叶轮又称工作轮，是离心式压缩机中惟一对气流作功的元件。
转子上的最主要部件。
一般由轮盘、轮盖和叶片等零件组成，压气机叶轮模型如图3所示。
气体在叶轮叶片的作用下，随叶轮作高速旋转，气体受旋转离心力的作用，以及在叶轮里的扩压流动，使它通过叶轮后的压力得到提高。
在风力发电机组中，叶轮由轮毂和叶片组成。
风经过叶轮，带动叶轮转动，从而带动发电机转动，将风能转化为电能。
此时，要求叶轮转动时有足够大的迎风面，以从风中提取足够多的能量;同时，在风速过大时，要能够自动调整叶片迎风角度，避免因受力过大而损坏机械。
这个过程就是旋转的机械能---->流体的动能的转换过程。
图1 涡轮增压系统图2 压气机压气机叶轮（左）涡轮叶轮（右）图3压气机叶轮模型2.2压气机叶轮的技术要求2.2.1对压气机叶轮的设计制作要求（1）在单位时间内通过的能量要尽量的大；（2）空气流过叶轮流道的能量损失要小，即空气流经叶轮的效率要高；(3)空气流出叶轮时，各参数达到设计的要求；（4）叶轮在工作情况下转速非常高，所以叶轮要尽量的轻，但刚性要足够的强，这对材料的要求就较高。
2.2.2 对压气机叶轮的加工要求随着设计理论的发展，叶轮类零件工作面形状日趋复杂，传统的方法已经满足不了一些复杂叶轮的生产需求。
采用铸造和焊接成型后修光的传统方法生产叶轮，首先其模具制造的难度非常大，对焊接的工艺要求高，工艺过程复杂，制造成本高，叶片精度得不到有效保证，而且叶片的表面光洁度差，容易造成应力集中和气蚀，叶轮的动平衡性能差。
压气机叶轮叶片薄，悬壁长度相对较长，同时由于复杂的曲面，其加工需使用细长刀具和多轴联动机床。
叶轮零件的技术要求内容与常规零件一样，通过机床的加工精度控制叶轮的尺寸、形状、位置、粗糙度等几何方面的技术要求，毛坯材料的结构决定了叶轮的机械、物理、化学性能等方面的技术要求。
叶轮叶片需具有良好的表面光洁度和光顺性，才能提高叶轮的气动性能。
叶片表面和叶根表面对精度的要求较高，一般表面粗糙度要求应高于1.6。
为了防止叶轮工作时产生的振动噪声，所以对叶轮的动平衡性要求很高，因此在工艺设计是需要综合考虑叶片的对称问题，在进行CAM编程时利用UG 的绕点旋转功能生成绕圆点呈中心对称的程序，可采用通过加工其中一个元素来完成其它元素的加工。