【正文】 ........................................................... 44 6 結論 ........................................................................................................................... 49 參考文獻 ........................................................................................................................ 50 致謝 ..................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 首先通過對零件圖的工藝分析，了解零件的工藝結構形式，明確具體的技術要求，從而對零件各組成表面選擇合適的加工方法。 I 葉輪軸零件造型及數(shù)控加工工藝設計 摘 要 裝備制造業(yè)是一國工業(yè)之基石， 隨著我國現(xiàn)代制造業(yè)的升級和數(shù)控技術的不斷發(fā)展，三軸聯(lián)動數(shù)控加工已經普及。再擬訂較 為合理的工藝規(guī)程，充分體現(xiàn)質量、生產率和經濟性的統(tǒng)一。 1 1 緒論 數(shù)控加工技術是先進制造技術的基礎與核心，數(shù)控機床 是工廠自動化的基礎，數(shù)控加工技術的普及將使現(xiàn)代制造技術產生巨大的變革，數(shù)控化比重更是一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志。 數(shù)控技術的廣泛應用給傳統(tǒng)的制造業(yè)帶來了深刻的變化。數(shù)控技術是制造實現(xiàn)自動化，集成化的基礎，是提高產品質量，提高勞動生產率不缺可少的手段。國內已有部分公司開發(fā)了四軸和五軸聯(lián)動加工中心，華中數(shù)控、廣州數(shù)控和沈陽飛揚等數(shù)家公司也開發(fā)了自己的五軸數(shù)控系統(tǒng)，因此復雜零件的加工技術由于五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心的應用得到了突破的可能。旨在研究葉輪軸復雜零件曲面的制造技術在四軸聯(lián)動數(shù)控加工中的應用，為推廣多軸數(shù)控加工技術的研究和應用提供技術的支持。我 們選擇風力驅動器 — 葉輪軸工藝分析和編程加工的畢業(yè)設計課題，主要是通過風力驅動器 — 葉輪軸的設計與加工，培養(yǎng)自己在制定零件加工工藝過程和分析工藝問題的能力。多軸數(shù)控加工能同時控制 四 個以上坐標軸的聯(lián)動，將數(shù)控銑、數(shù)控鏜 、 數(shù)控鉆等功能組合在一起，工件在一次裝夾后，可以對加工面進行銑、鏜、鉆等多工序加工，有效地避免了由于多次安裝造成的定位誤差，能縮短生產周期，提高加工精度。通常為了提高加工效率而使用回轉刀具，但有時因受到回轉刀具的限制，存在不可能加工的部位和形狀，因此，現(xiàn)在不僅可以使用回轉刀具，還可以使用非回轉刀具，控制其回轉角度，對任何形狀的模具零件都能加工。德國 DMG 五 軸聯(lián)動立式加工中心共有十四 種機型，采用直線電機驅動技術、主軸 擺動和回轉工作臺擺動，可以勝任從 五 面加工到 五 軸聯(lián)動加工的各種工作，優(yōu)質高效。采用高架床身及移動梁高強度、高剛性的結構。臺灣匠澤 U 系列 五 軸聯(lián)動高速龍門加工中心。意大利 ARES 系列橋式高速 五 軸輕切削龍門加工中心采用高剛性橋式結構，龍門電氣雙驅、高動態(tài)特性，模塊化設計，高功率高轉速，適合于任何非金屬材料的三維輪 廓型面的高速、高精度 五 軸加工。 （一 )高速、高效率。五軸聯(lián)動數(shù)控機床加工表面比較復雜，一般要求其平均時間在 20210h 以上，且有多種報警和防護措施，減少由于故障造成的損國外驅動裝置平均無故障時間可以達到 30000h。與以往單純追求高速主軸和進給機構不同，當今市場對 于個性化的要求日益強烈，交貨日期也在不斷縮短，因此五軸加工中心更趨向于小規(guī)模，甚至單件生產。網絡診斷、遠程控制，網絡設計等技術的興起使五軸聯(lián)動數(shù)控機床向網絡化發(fā)展。 本機床適用于航天、航空、船舶等行業(yè)中的一些形狀復雜、精度要求高異型螺旋槳類零件的加工，集銑、車、鉆、鏜、攻絲等功能于一體的高柔性機床，可銑削加工螺旋槳葉片的葉面、葉緣和槳轂的外圓及葉根；車削加工槳轂的上下平面和止口及內錐孔，對于螺旋槳根部或五 葉以上葉面重疊部位可進行七軸六聯(lián)動加工。如果配置五軸聯(lián)動的高檔數(shù)控系統(tǒng)，還可以對復雜的空間曲面進 行高精度加工，非常適于加工汽車零部件、飛機結構件等工件的成型模具。 5 至 359176。 A 軸和 C 軸的最小分度值一般為 176。但一般工作 臺不能設計太大，承重也較小，特別是當 A 軸回轉角度≥ 90176。成為 C軸，回轉頭上還帶有可環(huán)繞 X 軸旋轉的 A 軸，一般可達177。在使用球面銑刀加工曲面時，當?shù)毒咧行木€垂直于加工面時，由于球面銑刀的頂點線速度為零，頂點切出的工件表面質量會很差，而采用主軸回轉的設計，令主軸相對工件轉過一個角度，使球面銑刀避 開頂點切削，保證有一定的線速度，可提高表面加工質量，這是工作臺回轉式加工中心難以做到的。多軸數(shù)控編程抽象、操作困難。多軸數(shù)控加工的操作和編程技能密切相關，如果用戶為機床增添了特殊功能，則編程和操作會更復雜。在五軸聯(lián)動 NC 程序中，刀具長度補償功能仍然有效，而刀具半徑補償卻失效了。對這個問題的最終解決方案，有賴于新一代 CNC 控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠識別通用格式的工件模 型文件（如 STEP 等）或 CAD 系統(tǒng)文件。多軸數(shù)控加工除了機床本身的投資之外，還必須對 CAD/CAM系統(tǒng)軟件和后置處理器進行升級，使之適應多軸數(shù)控加工的要求，以及對校驗程序進行升級，使之能夠對整個機床進行仿真處理。它包括零件各個制造過程中的工藝性，如零件的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理和切削加工工藝性等。由于零件設計人員在標 注尺寸時，一般總是較多的考慮裝配、使用等方面的因素，因而常采用局部分散的尺寸標注方法，這給數(shù)控工序的安排與加工帶來諸多不便。并且該零件內孔的粗糙的都為 m? ，所以表面質量的要求是很高的。 根據零件材料、性能的要求選擇零件的材料為鋁（ LYZ12A），留 4— 5mm的余量，并根據情況盡量使各個表面上的余量均勻，毛坯為Ф 90x120mm。 粗基準選擇應當滿足以下要求： （ 1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。 （ 2）選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。 （ 3）應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。 （ 5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。即盡可能選擇設計基準作為定位基準稱為基準重合。采用基準統(tǒng)一原則有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉換 所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。需要指出的是，工件形狀不同，定位表面不同，定位點的布置情況也各不相同。 b） 盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位和裝夾后就能加工出全部待加工表面。 夾具應具有足夠的精度和剛度 還有 可靠的定位基準 ，應 盡量選用可調整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產準備時間 ，該零件形狀規(guī)則 ，圓柱面較光整，位置精度要求不高、小批量生產，所以以Ф 60、Ф58 的外圓作為定位，所以用三爪卡盤從圓柱面進行夾緊。其中， 4 軸立式加工中心機床的主要參數(shù)見表 31。 （ 1）通用夾具。專用夾具指為某一工件的某一加工工序而設計制造的夾具，其結構緊湊，操作方便，主要用于固定產品的大批量生產。 （ 4）可調夾具。 經綜合分析：確定為葉輪軸零件使用的夾具為三爪自定心卡盤和頂尖。便于采用通用設備。但需要設備和工人數(shù)量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。 工步的劃分 劃分工步 主要從加工精度和效率兩方面考慮。下面以加工中心為例來說明工步劃分的原則。先加工面可提高孔的加工精度，因為銑平面時切削力較大，工件易發(fā)生變形，而先銑平面后鏜孔，則可使其變形有一段時間恢復，減少由于變形引起的對孔的精度的影響。 （ 4）在一次安裝中，盡可能完成所有能加 工的表面，有利于保證表面相互位置精度的要求。粗糙度為 ~Ra80 100μ m。 （ 3）精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量，主要目的是保證零件的形狀位置幾精度，尺寸精度及表面粗糙度，使各主要表面達到圖紙要求。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為 IT5～ IT6， 表面粗糙度為 ~ m。在實際生活中，對于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段， 17 在滿足加工質量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。因此，在擬定工藝路線時，工藝人員要全面的把切削加工、熱處理和輔助工序三者一起加以考慮。當零件需要劃分加工階段時，先安排各表面的粗加工，中間安排半精加工，最后安排主要表面的精加工和光整加工。 ④ 先面后孔。 ⑤ 進給路線短。 ⑦ 工件剛性好。一般可分為： ① 預備熱處理。主要用于提高零件的表面硬度和耐磨性以及防腐、美觀等。除各工序操作者自檢外，在關鍵工序之后、送往車間加工前后、零件全部加工結束之后，一般均應安排檢驗工序。 （ 2） 尋求最短的進給路線，以提高加工效率?？傊?，確定進給路線的原則是在保證零件加工精度和表面粗糙度的條件下，盡量縮短進給路線，以提高生產率。一般來說，刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好。因此，刀具材料必須要有足夠的強度和韌性。高溫硬度是耐熱性的重要指標，常用耐熱溫度來表示，如高速鋼的溫度，減輕刀具磨 損。同時，還應注意多采用國內生產的刀具材料。 ② 盡量使用不 重磨刀片，少用焊接式刀片。外圓粗 車刀 25 25 1 車端面、粗車 外輪廓 2 T02 93176。 車削外圓柱面的背吃刀量為該次切除余量的一半： 2dmdwap ?? 式中： dw 為工件待加工表面直徑（ mm）； dm為工件已加工表面直徑（ mm）。 （ 2）當沖擊載荷較大（如斷續(xù)表面）或工藝系統(tǒng)剛度較差（如細長軸、鏜刀桿、較差陳舊）時，可適當降低 ap，使切削力減小。車削和鏜削加工時，精加工余量通常為 ～，銑削時，精加工余量通常為 ～ 。 Vc 主要根據工件材料、刀具材料和機床功率來選擇。 （ 4） 工藝系統(tǒng)剛性差的， Vc 應減小。公式為： 1000DnVc ?? 式中： D為工件待較高表面或刀具的最大直徑（ mm）； n為主運動的 轉速（ rpm 或 r/min）。 進給速度的確定 進給速度（ F）是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據零件的加工精 25 度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。 ② 切斷、精加工（如順銑）、深孔加工或用高速鋼刀具切削時，宜選擇較低的進給速度，有時可能還要選 擇極小的進給速度。進給速度 Vc 的計算式為： min)/(mmnfVc ? 式中： n為轉速 (r/min)； f進給量 每轉進給速度的換算。工藝系統(tǒng)剛度好時，可用大些的 f，反之，適當降低 f。 經綜合分析： 葉輪軸 零件的進給速度按照零件加工精度的要求，在遵循以上原則的基礎上，用公式進行計算。但行切法將在兩次走刀的起點和終點間留下殘留高度，而達不到要求的表面粗糙度。 軸 外輪廓部分走刀路線 葉輪軸外輪廓的走刀路線如圖 33所示 圖 33 外輪廓的走刀路線 軸內輪廓部分走刀路線 葉輪軸內輪廓部分的走刀路線如圖 34所示 圖 34 內輪廓的走刀路線 葉片部分走刀路線 分粗、精加工兩道工序，粗加工采用五軸限制線加工法快速去除余量，留1mm 精加工余量 。大量的切削熱被工件吸收 9%～30%、切屑吸收 50%～ 80%、刀具吸收 4%～ 10%， 其余 由 周圍介質傳出，而在鉆削時切削熱有 52%傳入麻花鉆。 通過查詢資料知道常用的冷卻液主要有以下三種，見表 37。若要 使用切削液，則必須大量連續(xù)注射，以免硬質合金刀片因冷熱不均產生裂紋。 表 39 葉輪軸 數(shù)控加工工序 卡 1 數(shù)控加工工序卡 產品型號 零件圖號 總 1 頁 第 1 頁 產品名稱 風力驅動器 零件名稱 葉輪軸 共 1 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 10 YLZ12A 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每臺件數(shù) 鑄件 Ф 90x120mm 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù)數(shù) 數(shù)控車床 CK6132A 夾具編號 夾具 名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序時 準終 單件 工步號 工步內容 工藝設備 主軸轉速（ r/min） 切削速度（ m/min） 進給速度（ mm/min) 切削深度（ mm) 進給 次數(shù) 工步工時 機動 輔助 1 車端面、見平 數(shù)控車床、三爪卡盤 900 80 2 粗車Ф 60、Ф 80外圓留 數(shù)控車床、三爪卡盤 900 120