葉輪的數(shù)控加工

1、摘 要 此設計為葉輪的制造工藝與加工程序設計，直接的目的是介紹說明葉輪制造的細節(jié)，運用UG解決制造業(yè)界中對葉輪加工程序編制的難題，同時介紹葉輪制造的思路方法。間接的目的是使數(shù)控加工更為人所知，并讓更多人了解數(shù)控加工的優(yōu)點，加工的范圍。關鍵詞：加工； UG；工藝；葉輪ABSTRACTThis design for the manufacturing process of the impeller design and processing procedures, the immediate purpose is to introduce the details of the impeller m

2、anufacturing, the use of UG solve the problem in the manufacturing industry in the preparation of impeller machining program. At the same time introduced the idea of impeller manufacturing method. Indirect purpose is to make the CNC machining better known, and let more people know the advantages of

3、CNC machining, processing range.Keywords： machining；UG；processes；impeller 第1章 緒論1.1課題的選擇整體式葉輪作為動力機械的關鍵部件，廣泛應用于航天航空等領域，其加工技術一直是制造業(yè)中的一個重要課題。從整體式葉輪的幾何結(jié)構(gòu)和工藝過程可以看出：加工整體式葉輪時加工軌跡規(guī)劃的約束條件比較多，相鄰的葉片之間空間較小，加工時極易產(chǎn)生碰撞干涉，自動生成無干涉加工軌跡比較困難。因此在加工葉輪的過程中不僅要保證葉片表面的加工軌跡能夠滿足幾何準確性的要求，而且由于葉片的厚度有所限制，所以還要在實際加工中注意軌跡規(guī)劃以保持加工的質(zhì)量。隨

4、著航空航天技術的發(fā)展，為了滿足發(fā)動機高速、高推重的要求，在新型中小發(fā)動機的設計中大量采用整體結(jié)構(gòu)葉輪。選擇數(shù)控加工仿真技術，適合加工種類多、需求少、難加工的整體葉輪，減少整體葉輪加工的成本1。1.2加工方法的選擇數(shù)控機床與通用機床的區(qū)別在于數(shù)控機床是采用數(shù)控裝置或電子計算機，全部或部分地取代一般通用機床在加工零件時對機床的各種動作，如啟動、加工順序、改變切削用量、主軸變速、選擇刀具、冷卻液開停以及停車等人工控制。通常，數(shù)控機床加工零件所需的全部機械動作和控制功能都是預先按規(guī)定的字符或文字代碼的形式編制成加工程序，然后再用穿孔機或鍵盤等把程序上的信息以數(shù)字代碼的形式記載在控制介質(zhì)上，通過控制介質(zhì)

5、將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計算機，數(shù)控裝置或計算機對輸入信息進行運算和處理，發(fā)出各種指令去控制機床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件的各種動作，從而使數(shù)控機床自動加工出所需要的零件。 數(shù)控機床與其他自動機床的一個顯著區(qū)別在于當加工對象改變時，除了重新裝夾工件和更換刀具外，只需更換相應的控制介質(zhì)，而不需對機床作任何調(diào)整，就可自動加工出新的工件。由此可見，數(shù)控機床與其他機床相比，在進行小批量、復雜零件生產(chǎn)時，具有極其顯著的優(yōu)越性數(shù)控機床與普通機床的比較分析2，如表1-1。表1-1數(shù)控機床與其他機床特性對比衡量指標通用機床專用機床 （自動、仿形）數(shù)控機床勞動強度高較低低工 時多較多少生產(chǎn)周期長較長短加工精度低較

6、高高整體葉輪的加工一直是機械加工中長期困擾工程技術人員的難題。為了加工出合格的葉輪，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仿形銑。但是這些方法不是加工效率低下，就是精度或產(chǎn)品機械性能不佳，一直到數(shù)控加工技術應用到葉輪的加工中，這些問題才得到了根本的解決3。葉輪加工的復雜性主要在于其葉片是復雜的曲面造型。而且能否精確地加工出形狀復雜的葉輪已成為衡量數(shù)控機床性能的一項重要標準。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)控機床進行加工。而對于非可展

7、直紋面和自由曲面(非直紋曲面)葉片的整體葉輪來說，則必須用四軸以上聯(lián)動的數(shù)控機床才能準確地將其加工出來4。由于數(shù)控機床具有四軸聯(lián)動或五軸聯(lián)動的功能，則利用它進行葉輪加工時，既可以保證刀具的球頭部分對工件進行準確地切削，又可以利用其轉(zhuǎn)動軸工作使刀具的刀體或刀桿部分避讓開工件其它部分，避免發(fā)生干涉或過切。早在七十年代初我國的幾家大型企業(yè)就開始將數(shù)控機床用于整體葉輪的加工上。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NC加工成型的方法加工葉輪，尤其是國防工業(yè)中所用的關鍵葉輪，如火箭發(fā)動機的轉(zhuǎn)子、風扇，飛機發(fā)動機的渦輪等。目前都已采用多坐標數(shù)控機床加工。國內(nèi)所用的機床大多是引進的具有國際先進

8、水平的四、五軸聯(lián)動數(shù)控機床5。1.3數(shù)控加工的概述隨著設計理論和技術的提高，社會對產(chǎn)品多樣化的要求日益強烈，產(chǎn)品更新越來越快，多品種、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加,此外激烈的市場競爭要求產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期越來越短，傳統(tǒng)的加工設備和制造方法已難于適應這種多樣化、柔性化與復雜形狀零件的高效高質(zhì)量加工要求。因此，近幾十年來，能有效解決復雜、精密、小批多變零件加工問題的復雜曲面加工的數(shù)控機床和相應的數(shù)控加工技術得到了迅速發(fā)展和廣泛應用，使制造技術發(fā)生了根本性的變化。三坐標聯(lián)動銑床是指X、Y、Z三個方向聯(lián)動，因此可以加工出三維曲面形體。20世紀60年代，國外在航空工業(yè)生產(chǎn)中把兩個旋轉(zhuǎn)運動引入數(shù)控機床，采用五

9、坐標數(shù)控銑床加工零件。五坐標銑床是除了X、Y、Z三個方向的直線運動外，再加上銑刀或工件繞X、Y、Z中的兩個軸線擺動或旋轉(zhuǎn)。五坐標聯(lián)動數(shù)控是數(shù)控技術中難度最大，應用范圍最廣的技術之一，它集計算機控制、高性能伺服驅(qū)動和精密加工技術于一體，應用于復雜曲面的高效、精密、自動化加工。目前，較多采用三坐標聯(lián)動、五坐標聯(lián)動的數(shù)控加工方法來完成復雜曲面的加工。飛機和航空發(fā)動機的復雜結(jié)構(gòu)件葉輪、船用螺旋槳等都是五坐標加工的典型例子6。一般來說，數(shù)控加工技術涉及到的內(nèi)容較多，以加工的技術要求及現(xiàn)有加工設備和工人技術水平選擇合適的工藝方案，機床、刀具、夾具，確定合理的走刀路線及切削用量等；建立工件的幾何模型、計算加

10、工過程中刀具相對于工件的運動軌跡或機床運動軌跡；按照數(shù)控系統(tǒng)所要求的程序格式，生成零件加工程序，然后對其進行驗證和修改，直到得到最優(yōu)的加工程序。整體葉輪的實體造型主要包括創(chuàng)建葉片實體和輪轂實體兩部分。葉片曲面為光順性、連續(xù)性要求較高的自由曲面，其截面線是復雜的自由曲線，因此葉片實體造型難度較大。目前，一般先創(chuàng)建截面線，再采用通過引截面線的方法進行葉片的曲面造型。輪轂的創(chuàng)建較為簡單，在草圖方式下創(chuàng)建截面線串，通過旋轉(zhuǎn)命令對截面線串旋轉(zhuǎn)，再創(chuàng)建輪轂回轉(zhuǎn)體?？梢?，整體葉輪造型的關鍵是葉片實體的造型。葉片的實體造型是整體葉輪造型工作的關鍵部分，其設計要求較高，曲面特征也較復雜7。1.4計算機輔助加工的

11、過程正確的加工程序不僅應保證加工出符合圖紙要求的合格工件，同時應能使數(shù)控機床的功能得到合理的應用與充分的發(fā)揮，以使數(shù)控機床能安全、可靠、高效地工作。數(shù)控加工程序的編制過程是一個比較復雜的工藝決策過程。一般來說，數(shù)控編程過程主要包括：分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)學處理、編寫程序單、輸入數(shù)控程序及程序檢驗，典型的數(shù)控編程過程如圖所示。 零件加工數(shù)控程序零件圖確定工藝過程及參數(shù)零件源程序計算機刀位文件主處理后置處理加工過程仿真圖形效驗修改輔助數(shù)控加工流程7,如圖1-2。29圖1-2數(shù)控加工流程圖整個處理過程是在數(shù)控系統(tǒng)程序（又稱系統(tǒng)軟件或編譯程序）的控制下進行的。數(shù)控系統(tǒng)程序包括前置處理程序和后置處理

12、程序兩大模塊。每個模塊又由多個子模塊及子處理程序組成。計算機有了這套處理程序，才能識別、轉(zhuǎn)換和處理全過程，它是系統(tǒng)的核心部分。 編程人員首先將被加工零件的幾何圖形及有關工藝過程用計算機能夠識別的形式輸入計算機，利用計算機內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)程序?qū)斎胄畔⑦M行翻譯，形成機內(nèi)零件拓撲數(shù)據(jù)；然后進行工藝處理（如刀具選擇、走刀分配、工藝參數(shù)選擇等）與刀具運動軌跡的計算，生成一系列的刀具位置數(shù)據(jù)（包括每次走刀運動的坐標數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)），這一過程稱為主信息處理（或前置處理）；然后按照NC代碼規(guī)范和指定數(shù)控機床驅(qū)動控制系統(tǒng)的要求，將主信息處理后得到的刀位文件轉(zhuǎn)換為NC代碼，這一過程稱之為后置處理。經(jīng)過后置處理便能輸

13、出適應某一具體數(shù)控機床要求的零件數(shù)控加工程序（即NC加工程序），該加工程序可以通過控制介質(zhì)（如磁帶、磁盤等）或通訊接口送入機床的控制系統(tǒng)8。第2章 整體葉輪的三維實體造型2.1 造型方法的概述2.1.1 一般的造型方法曲面造型有三種應用類型：一是原創(chuàng)產(chǎn)品設計，由草圖建立曲面模型；二是根據(jù)二維圖紙進行曲面造型，即所謂圖紙造型；三是逆向工程，即點測繪造型。此次介紹第二種類型的一般實現(xiàn)步驟。圖紙造型過程可分為兩個階段9。第一階段是造型分析，確定正確的造型思路和方法。包括：（1） 在正確識圖的基礎上將產(chǎn)品分解成單個曲面或面組。（2） 確定每個曲面的類型和生成方法，如直紋面、拔模面或掃略面等；（3） 確

14、定各曲面之間的聯(lián)接關系（如倒角、裁剪等）和聯(lián)接次序。第二階段是造型的實現(xiàn)，包括：（1） 根據(jù)圖紙在CAD/CAM軟件中畫出必要的二維視圖輪廓線，并將各視圖變換到空間的實際位置.（2） 針對各曲面的類型，利用各視圖中的輪廓線完成各曲面的造型；（3） 根據(jù)曲面之間的聯(lián)接關系完成倒角、裁剪等工作；（4） 完成產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)部分（實體）的造型。顯然，第一階段是整個造型工作的核心，它決定了第二個階段的操作方法。可以說，在CAD/CAM軟件上畫第一條線之前，已經(jīng)在其頭腦中完成了整個產(chǎn)品的造型，做到“胸有成竹”。第二階段的工作只不過是第一階段工作的在某一類CAD/CAM軟件上的反映而已。在一般情況下，曲面造型只

15、要遵守以上步驟，再結(jié)合一些具體的實現(xiàn)技術和方法，不需要特別的技巧即可解決大多數(shù)產(chǎn)品的造型問題。2.1.2 葉輪的造型方法整體葉輪的實體造型主要包括創(chuàng)建葉片實體和輪轂實體兩部分。葉片曲面為光順性、連續(xù)性要求較高的自由曲面，其截面線是復雜的自由曲線，因此葉片實體造型難度較大。目前，一般先創(chuàng)建截面線，再采用通過引截面線的方法進行葉片的曲面造型。輪轂的創(chuàng)建較為簡單，在草圖方式下創(chuàng)建截面線串，通過拉伸命令對截面線串拉伸，創(chuàng)建輪轂。也可用回轉(zhuǎn)命令對輪轂進行建模?？梢?，整體葉輪造型的關鍵是葉片實體的造型。葉片的實體造型是整體葉輪造型工作的關鍵部分，其設計要求較高，曲面特征也較復雜。2.2輪轂的創(chuàng)建輪轂的創(chuàng)建

16、較為簡單，有兩種方式可以選擇，一種是直接進行三維建模，另一種是先創(chuàng)建草圖再進行拉伸。此次采用第二種方法，在草圖方式下先創(chuàng)建截面線串，再利用拉伸命令對截面線串旋轉(zhuǎn)，創(chuàng)建輪轂回轉(zhuǎn)體10，如圖2-1 、2-2。 圖2-1輪轂草圖 圖2-2輪轂2.3葉片的創(chuàng)建做出葉片草圖曲線，并生成單個葉片，如圖2-3、2-4。 圖2-3葉片平面投影 圖2-4葉片實體通過變換命令，生成其他葉片，如圖2-5 、2-6。 圖2-5旋轉(zhuǎn)葉片 圖2-6旋轉(zhuǎn)葉片俯視圖2.4葉輪的生成將葉片與輪轂通過求和命令連接在一起12，如圖2-7 、2-8。 圖2-7葉輪實體 圖2-8葉輪實體俯視圖制作中心孔和鍵槽，并在葉片與輪轂相接處加入

17、倒角，如圖2-9 、2-10。 圖2-9葉輪 圖2-10葉輪第3章 葉輪的加工工藝分析3.1材料的選擇葉輪材料應具有良好的綜合機械性能，常溫及高溫強度、塑性、韌性都要求較高。為此，葉輪必須要滿足足夠的要求：（1）足夠的室溫、高溫力學性能；（2）有高的抗振動衰減能力；（3）高的組織穩(wěn)定性；（4）良好的耐腐蝕和抗沖蝕能力；（5）良好的工藝性能。 五軸數(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，五軸數(shù)控加工技術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，因此較理想的毛坯是鍛壓件它可以滿足葉輪產(chǎn)品強度要求，曲面誤差小，動平衡時去質(zhì)量較少。由于葉輪是航空發(fā)動機的關鍵部件之一，它對

18、材料的要求是在保證零件有足夠的強度時盡量減輕零件的重量。在綜合考慮零件的使用性和工藝性之后選擇采用牌號為的LD5鋁合金13。整體葉輪為中心對稱零件，葉輪加工時要準確定位。選擇定位基準為：孔+面，用出氣端的短平面作為軸向定位基準，用葉輪的中心孔作為軸向定位基準。整體葉輪加工時，把葉輪毛坯安裝在夾具的心軸上，然后在上下兩端壓緊。 3.2工藝路線的制定考慮到整體葉輪實際的工作情況，一般整體葉輪的曲面部分精度高，工作中高速旋轉(zhuǎn)，對動平衡的要求高等諸多要求，結(jié)合葉輪的形狀、結(jié)構(gòu)特點、材料葉輪加工特點分析：（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

19、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，難以采用強度和剛性較好的大直徑刀具；（3）葉片進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）為滿足強度的需要，葉輪輪轂與葉片之間的過渡采用了倒圓角方式，應十分注意刀具的選擇；（5）葉片屬于結(jié)構(gòu)復雜的薄壁件、工藝剛性差，在工藝安排上需要考慮多工步反復加工葉片型面的措施，以防加工殘余應力所帶來的形變；（6）整體葉輪的材料一般有鋁合金、不銹鋼、鈦合金等，因此在工藝安排上為了提高整體葉輪的強度，毛坯一

20、般采用鍛壓件，然后進行基準面的車削加工，加工出葉輪回轉(zhuǎn)體的基本形狀。 安排刀具路線14如下：1、車外圓；2、銑端面；3、鉆中心孔；4、鏜孔；5、插鍵槽；6、粗加工葉輪輪廓；7、粗加工葉片；8、粗加工流道面；9、精加工葉片；10、精加工流道面；11、磨棱角去毛刺。對于整體葉輪為葉片分布均勻的回轉(zhuǎn)體類零件，應選擇它的底面圓心作為工件的原點，進而簡化工件的找正和后處理過程。根據(jù)整體葉輪的幾何模型特征，可以基本上確定例如加工所使用機床型號、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。對于流道較窄的葉輪，在加工窄流道處時，可

21、以適當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)量對整個葉輪的加工具有重要意義。葉輪流道部分的加工余量并不隨著葉輪型線均勻分布，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。3.3編制簡要的工藝文件編制工藝過程卡現(xiàn)代制造技術系機械加工工藝卡產(chǎn)品名稱葉輪圖號零件名稱整體式葉輪共1頁第1頁毛坯種類鋁鍛件材料牌號LD5毛坯尺寸

22、6;200x100序號工種工步工藝內(nèi)容備注工具夾具刀具量具1下料鍛件卡盤三坐標測量機2加工中心粗加工粗銑葉片專用卡具平底刀3粗銑流道面4精加工精銑葉片平底刀5精銑流道面6清根倒角加工 根部清理平底刀7工序卡零件名稱整體式葉輪零件圖號夾具名稱卡盤設備名稱及型號加工中心材料名稱及牌號鋁鍛件硬度75HBS工序名稱葉輪加工工序號1工步號工步內(nèi)容切削用量刀具量具nr/mmVfmm/minapmm編號名稱名稱1流道粗加工4000300011T01三坐標測量機2葉片粗加工4000300011T01三坐標測量機1流道精加工400030000.22T02三坐標測量機2葉片精加工400030000.22T02三坐

23、標測量機1清根1000020000.13三坐標測量機刀具卡產(chǎn)品名稱或代號零件名稱典型軸零件圖號序號刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥?T01Ø8R31葉輪粗加工2T02Ø5R21精加工3T03Ø5R21清根編制審核批準第1 頁第4章 葉輪數(shù)控加工編程4.1 CAD/CAM加工編程過程 整體銑削葉輪加工是指毛坯采用鍛壓件，然后車削成為葉輪回轉(zhuǎn)體的基本形狀，在五軸數(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，它可以滿足壓氣機葉輪產(chǎn)品強度要求，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。五軸數(shù)控加工技術的成熟使這種原來需要手工制造的零件，可以通過整體加

24、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15，如圖4-1整體葉CAD/CAM加工仿真刀位軌跡生成五軸后處理葉輪CAD造型 加工過程動態(tài)模擬刀具運動軌跡仿真圓角流道葉片葉片輪轂型值點曲線曲面 圖4-1CAD/CAM編程過程4.2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，葉輪加工為三坐標以上的多軸加工，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，如圖4-2 、4-3 。 圖4-2CAM配置 圖4-3加工環(huán)境4.3加工坐標系的確定加工坐標系，如圖4-4、4-5、4-6。圖4-4加工坐標系

25、圖4-5指定加工坐標系圖4-6加工坐標系設定位置4.4加工參數(shù)設定及走刀路線的生成4.4.1 刀具軌跡規(guī)劃方法刀具軌跡規(guī)劃的目的就是針對待加工零件產(chǎn)生一組刀位點，使得在保證加工精度的前提下，加工效率最高。對于二軸、三軸數(shù)控加工刀具軌跡規(guī)劃來說，可以把規(guī)劃過程看成是確定刀位點X、Y軸坐標的過程，同時可以確定Z軸坐標的初始值，然后由后續(xù)的干涉處理過程完成Z軸坐標的無干涉計算。而對于五軸曲面加工刀具軌跡規(guī)劃來說，刀軸矢量的初始位置是與刀位點處的法矢量平行的，則規(guī)劃過程還包括確定在刀位點處刀軸矢量繞最大主曲率方向的旋轉(zhuǎn)角，即后跟角，以及繞法矢量方向的旋轉(zhuǎn)角，即側(cè)偏角，這兩個角度共同確定了刀具的空間姿態(tài)

26、?？梢詫⒌毒哕壽E規(guī)劃的任務歸納如下：（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的疏密；（4）五軸數(shù)控加工刀具軌跡規(guī)劃中還需要確定每一刀位點處的刀具空間姿態(tài)。多坐標數(shù)控加工刀具軌跡生成是數(shù)控編程的基礎和關鍵，針對不同的加工對象有許多不同的計算方法。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。4.4.2 各種加工參數(shù)的設定毛坯的選擇，如圖4-7。圖4-7指定毛坯刀具的選取，葉輪加工方法為多軸加工，這里選擇平底銑刀進行加工，在刀具加工過程中用到刀具的側(cè)刃，

27、如圖4-8、4-9、4-10。圖4-8刀具圖 圖4-9刀具參數(shù) 圖4-10刀具參數(shù)加工方式的選擇，如圖4-11、4-12。圖4-11粗加工輪廓方式圖4-12葉輪加工方式加工參數(shù)的設定，如圖4-13、4-14。圖4-13加工參數(shù)設計圖4-13加工參數(shù)設計葉輪開粗的走刀路線生成，如圖4-14、4-15。 圖4-14葉輪輪廓走刀路線 圖4-15葉輪輪廓走刀路線葉片的走刀路線生成，如圖4-16、4-17。 圖4-6葉片走刀路線 圖4-17葉片走刀路線流道面的走刀路線，如圖4-18、4-19。 圖4-18流道面走刀路線 圖4-19流道面走刀路線4.4.3 加工仿真所有的走刀路線設置好以后，進行3D仿真，

28、并進行后處理，后處理選擇四軸加工。仿真結(jié)果，如圖4-20、4-21、4-22。圖4-20輪廓仿真結(jié)果圖4-21葉輪粗加工圖4-22葉輪精加工4.5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，從中提取相關的加工信息，并根據(jù)指定數(shù)控機床的特點及NC程序格式要求進行分析、判斷和處理，最終生成數(shù)控機床所能直接識別的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。選擇五軸加工，并導出數(shù)控程序，如圖4-23。圖4-23后置處理4.6機床仿真機床使用五軸立式銑床，控制系統(tǒng)為Sinumer

29、k。如果在UG后處理模塊中沒有所選擇的機床型號和控制系統(tǒng)，則必須通過UG開始菜單選擇加工工具里面的后處理構(gòu)造器。后處理構(gòu)造器就是通過設定所選的機床的加工參數(shù)和控制系統(tǒng)的詳細參數(shù)，生成后處理文件，然后通過UG加工模塊，選擇相應的程序，選擇后處理，會出現(xiàn)一個后處理對話框，在對話框里有默認的后處理文件，同還可以選擇自己創(chuàng)建的后處理文件，之后選擇要保存的位置和單位17。機床的選擇，如圖4-24、4-25。圖4-24機床的選擇圖4-25機床的選擇工件的安裝，如圖4-26圖4-26安裝工件UG能直接從仿真模塊里調(diào)用生成的程序段進行加工，在仿真界面，可以看到機床的轉(zhuǎn)速，進給率和冷卻液狀態(tài)，也可以實時監(jiān)控刀具

30、的坐標，在NC程序區(qū)，可以看到當前加工階段的程序代碼。如圖4-27。圖4-27代碼仿真 虛擬機床仿真結(jié)果，如圖4-28。圖4-28單葉片仿真結(jié)果第5章 總結(jié)本次設計的的主要工作是葉輪的數(shù)控加工及機床仿真，從零件的選擇到最終的虛擬機床的仿真完成，經(jīng)歷了很多失敗，經(jīng)過改進最終完成了設計。五坐標數(shù)控加工是獲得復雜曲面和不規(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，五坐標加工技術的發(fā)展和應用與CAD/CAM技術是密切相關的。本設計主要以航空發(fā)動機整體葉輪為例，對其幾何造型、刀位計算、刀具路徑規(guī)劃、數(shù)控加工工藝等內(nèi)容進行了分析與

31、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。對整體葉輪在五坐標數(shù)控加工過程中的工藝規(guī)劃進行了研究。粗加工過程中，根據(jù)整體葉輪的形狀特點，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，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。從零件的造型到導入虛擬機床整個過程都是用UG完成的，讓我掌握了UG三維實體造型、刀具軌跡仿真、后置處理、虛擬機床代碼仿真功能。使我對數(shù)控加工有了更深入的了解。整個設計過程包括：1. 搜集材料；2. 選擇零件；3. 繪制零件圖紙；4. 對零件進行工