【正文】 ........................................................... 44 6 結(jié)論 ........................................................................................................................... 49 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 50 致謝 ..................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 首先通過對(duì)零件圖的工藝分析，了解零件的工藝結(jié)構(gòu)形式，明確具體的技術(shù)要求，從而對(duì)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(shè)計(jì) 摘 要 裝備制造業(yè)是一國(guó)工業(yè)之基石， 隨著我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的升級(jí)和數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工已經(jīng)普及。再擬訂較 為合理的工藝規(guī)程，充分體現(xiàn)質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。 1 1 緒論 數(shù)控加工技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)與核心，數(shù)控機(jī)床 是工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)，數(shù)控加工技術(shù)的普及將使現(xiàn)代制造技術(shù)產(chǎn)生巨大的變革，數(shù)控化比重更是一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。 數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用給傳統(tǒng)的制造業(yè)帶來了深刻的變化。數(shù)控技術(shù)是制造實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，集成化的基礎(chǔ)，是提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率不缺可少的手段。國(guó)內(nèi)已有部分公司開發(fā)了四軸和五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，華中數(shù)控、廣州數(shù)控和沈陽(yáng)飛揚(yáng)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(fù)雜零件的加工技術(shù)由于五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心的應(yīng)用得到了突破的可能。旨在研究葉輪軸復(fù)雜零件曲面的制造技術(shù)在四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中的應(yīng)用，為推廣多軸數(shù)控加工技術(shù)的研究和應(yīng)用提供技術(shù)的支持。我 們選擇風(fēng)力驅(qū)動(dòng)器 — 葉輪軸工藝分析和編程加工的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，主要是通過風(fēng)力驅(qū)動(dòng)器 — 葉輪軸的設(shè)計(jì)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(shí)控制 四 個(gè)以上坐標(biāo)軸的聯(lián)動(dòng)，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(duì)加工面進(jìn)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(chǎn)周期，提高加工精度。通常為了提高加工效率而使用回轉(zhuǎn)刀具，但有時(shí)因受到回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)刀具，還可以使用非回轉(zhuǎn)刀具，控制其回轉(zhuǎn)角度，對(duì)任何形狀的模具零件都能加工。德國(guó) DMG 五 軸聯(lián)動(dòng)立式加工中心共有十四 種機(jī)型，采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、主軸 擺動(dòng)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)擺動(dòng)，可以勝任從 五 面加工到 五 軸聯(lián)動(dòng)加工的各種工作，優(yōu)質(zhì)高效。采用高架床身及移動(dòng)梁高強(qiáng)度、高剛性的結(jié)構(gòu)。臺(tái)灣匠澤 U 系列 五 軸聯(lián)動(dòng)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(jié)構(gòu)，龍門電氣雙驅(qū)、高動(dòng)態(tài)特性，模塊化設(shè)計(jì)，高功率高轉(zhuǎn)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(dòng)數(shù)控機(jī)床加工表面比較復(fù)雜，一般要求其平均時(shí)間在 20210h 以上，且有多種報(bào)警和防護(hù)措施，減少由于故障造成的損國(guó)外驅(qū)動(dòng)裝置平均無故障時(shí)間可以達(dá)到 30000h。與以往單純追求高速主軸和進(jìn)給機(jī)構(gòu)不同，當(dāng)今市場(chǎng)對(duì) 于個(gè)性化的要求日益強(qiáng)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(chǎn)。網(wǎng)絡(luò)診斷、遠(yuǎn)程控制，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等技術(shù)的興起使五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。 本機(jī)床適用于航天、航空、船舶等行業(yè)中的一些形狀復(fù)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(jī)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(nèi)錐孔，對(duì)于螺旋槳根部或五 葉以上葉面重疊部位可進(jìn)行七軸六聯(lián)動(dòng)加工。如果配置五軸聯(lián)動(dòng)的高檔數(shù)控系統(tǒng)，還可以對(duì)復(fù)雜的空間曲面進(jìn) 行高精度加工，非常適于加工汽車零部件、飛機(jī)結(jié)構(gòu)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(tái)不能設(shè)計(jì)太大，承重也較小，特別是當(dāng) A 軸回轉(zhuǎn)角度≥ 90176。成為 C軸，回轉(zhuǎn)頭上還帶有可環(huán)繞 X 軸旋轉(zhuǎn)的 A 軸，一般可達(dá)177。在使用球面銑刀加工曲面時(shí)，當(dāng)?shù)毒咧行木€垂直于加工面時(shí)，由于球面銑刀的頂點(diǎn)線速度為零，頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量會(huì)很差，而采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)，令主軸相對(duì)工件轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，使球面銑刀避 開頂點(diǎn)切削，保證有一定的線速度，可提高表面加工質(zhì)量，這是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)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(guān)，如果用戶為機(jī)床增添了特殊功能，則編程和操作會(huì)更復(fù)雜。在五軸聯(lián)動(dòng) NC 程序中，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能仍然有效，而刀具半徑補(bǔ)償卻失效了。對(duì)這個(gè)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(shí)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(jī)床本身的投資之外，還必須對(duì) CAD/CAM系統(tǒng)軟件和后置處理器進(jìn)行升級(jí)，使之適應(yīng)多軸數(shù)控加工的要求，以及對(duì)校驗(yàn)程序進(jìn)行升級(jí)，使之能夠?qū)φ麄€(gè)機(jī)床進(jìn)行仿真處理。它包括零件各個(gè)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(shè)計(jì)人員在標(biāo) 注尺寸時(shí)，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(biāo)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(nèi)孔的粗糙的都為 m? ，所以表面質(zhì)量的要求是很高的。 根據(jù)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(jù)情況盡量使各個(gè)表面上的余量均勻，毛坯為Ф 90x120mm。 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： （ 1）粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。 （ 2）選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。 （ 3）應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。 （ 5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)稱為基準(zhǔn)重合。采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)和制造工作。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等。需要指出的是，工件形狀不同，定位表面不同，定位點(diǎn)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(yīng)具有足夠的精度和剛度 還有 可靠的定位基準(zhǔn) ，應(yīng) 盡量選用可調(diào)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(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)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(chǎn)，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(jìn)行夾緊。其中， 4 軸立式加工中心機(jī)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(shè)計(jì)制造的夾具，其結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，主要用于固定產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。 （ 4）可調(diào)夾具。 經(jīng)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(shè)備。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)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?yàn)殂娖矫鏁r(shí)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(shí)間恢復(fù)，減少由于變形引起的對(duì)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(dá)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(jí)一般為 IT5～ IT6， 表面粗糙度為 ~ m。在實(shí)際生活中，對(duì)于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運(yùn)輸裝夾費(fèi)事的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階段， 17 在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個(gè)階段，甚至不把粗精加工分開。因此，在擬定工藝路線時(shí)，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(dāng)零件需要?jiǎng)澐旨庸るA段時(shí)，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(jìn)給路線短。 ⑦ 工件剛性好。一般可分為： ① 預(yù)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(guān)鍵工序之后、送往車間加工前后、零件全部加工結(jié)束之后，一般均應(yīng)安排檢驗(yàn)工序。 （ 2） 尋求最短的進(jìn)給路線，以提高加工效率?？傊_定進(jìn)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(jìn)給路線，以提高生產(chǎn)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(qiáng)度和韌性。高溫硬度是耐熱性的重要指標(biāo)，常用耐熱溫度來表示，如高速鋼的溫度，減輕刀具磨 損。同時(shí)，還應(yīng)注意多采用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)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(dāng)沖擊載荷較大（如斷續(xù)表面）或工藝系統(tǒng)剛度較差（如細(xì)長(zhǎng)軸、鏜刀桿、較差陳舊）時(shí)，可適當(dāng)降低 ap，使切削力減小。車削和鏜削加工時(shí)，精加工余量通常為 ～，銑削時(shí)，精加工余量通常為 ～ 。 Vc 主要根據(jù)工件材料、刀具材料和機(jī)床功率來選擇。 （ 4） 工藝系統(tǒng)剛性差的， Vc 應(yīng)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(yùn)動(dòng)的 轉(zhuǎn)速（ rpm 或 r/min）。 進(jìn)給速度的確定 進(jìn)給速度（ F）是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)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(zhì)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(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，有時(shí)可能還要選 擇極小的進(jìn)給速度。進(jìn)給速度 Vc 的計(jì)算式為： min)/(mmnfVc ? 式中： n為轉(zhuǎn)速 (r/min)； f進(jìn)給量 每轉(zhuǎn)進(jìn)給速度的換算。工藝系統(tǒng)剛度好時(shí)，可用大些的 f，反之，適當(dāng)降低 f。 經(jīng)綜合分析： 葉輪軸 零件的進(jìn)給速度按照零件加工精度的要求，在遵循以上原則的基礎(chǔ)上，用公式進(jìn)行計(jì)算。但行切法將在兩次走刀的起點(diǎn)和終點(diǎn)間留下殘留高度，而達(dá)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(nèi)輪廓部分走刀路線 葉輪軸內(nèi)輪廓部分的走刀路線如圖 34所示 圖 34 內(nèi)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(zhì)傳出，而在鉆削時(shí)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(zhì)合金刀片因冷熱不均產(chǎn)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(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào) 總 1 頁(yè) 第 1 頁(yè) 產(chǎn)品名稱 風(fēng)力驅(qū)動(dòng)器 零件名稱 葉輪軸 共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè) 車間 工序號(hào) 工序名稱 材料牌號(hào) 10 YLZ12A 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每臺(tái)件數(shù) 鑄件 Ф 90x120mm 設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù)數(shù) 數(shù)控車床 CK6132A 夾具編號(hào) 夾具 名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號(hào) 工位器具名稱 工序時(shí) 準(zhǔn)終 單件 工步號(hào) 工步內(nèi)容 工藝設(shè)備 主軸轉(zhuǎn)速（ r/min） 切削速度（ m/min） 進(jìn)給速度（ mm/min) 切削深度（ mm) 進(jìn)給 次數(shù) 工步工時(shí) 機(jī)動(dòng) 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