【正文】 我還要感謝曾經(jīng)的任課教師黃河、廖璘志、陽彥雄、劉學(xué)航、袁永富、周文超、王信等教師，是他們讓我學(xué)到了很多知識(shí)才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠按期完成。（1）驅(qū)動(dòng)幾何選擇要加工曲面； （2）刀軸控制方式為：Relative to Drive，關(guān)鍵是選擇參數(shù)Tilt、Lead； （3）設(shè)置NonCutting，選用沿切削方向進(jìn)刀、沿刀軸方向退刀； （4）精加工Stock設(shè)置為：0mm；生成的加工刀軌，如圖410。 流道左端曲面（如圖46(b)中的2面）的加工 采用的是可變軸曲面輪廓銑，加工本曲面，刀軸控制方式一種是Normal to Drive（用于上半部分加工），一種是Relative to Drive（用于下半部分加工）。(5）刀軸控制方式為：Normal to Drive。因?yàn)槿~輪通道的加工需要沿氣流方向，所以重新排列流道的U、V參數(shù)線，使U參數(shù)或V參數(shù)線沿氣流方向。 （5）變圓角精加工 大、小葉片的左側(cè)為變圓角。 第一部分：選擇驅(qū)動(dòng)面為輪轂面，進(jìn)行擴(kuò)槽。圖43壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子毛培（2）葉輪氣流通道的開槽加工 開槽加工槽的位置宜選在氣流通道的中間位置，采用平底錐柄棒銑刀平行于氣流通道走刀，并保證槽底與輪轂表面留有一定的加工余量，如圖44所示。 （3）此葉輪曲面為自由曲面、流道窄、葉片扭曲嚴(yán)重，并且有后仰的趨勢(shì)，加工時(shí)極易產(chǎn)生干涉，加工難度高。此外，一些通用的軟件如：UG、CATIA、PRO/E等也可用于整體葉輪加工。28滑葉片實(shí)體輪轂的創(chuàng)建較為簡單，有兩種方式可以選擇，一種是直接進(jìn)行三維建模，另一種是先創(chuàng)建草圖再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。特別需耍注意的是在每個(gè)截面的前(后)緣曲率比較大的部位，可適當(dāng)加密控制點(diǎn)來約束曲線變化。這不需姿重新掃掠截面線生成實(shí)體，工作變得簡單，更符合uG的參數(shù)化設(shè)計(jì)理念。本文的葉片模型是給定了五個(gè)截面線的數(shù)據(jù)點(diǎn)，需要?jiǎng)?chuàng)建五個(gè)數(shù)據(jù)文件。葉輪葉片截面線數(shù)據(jù)的獲取主要有兩種方法一種是通過對(duì)實(shí)體進(jìn)行測(cè)量獲取數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)，另一種是通過理論計(jì)算獲取數(shù)據(jù)點(diǎn)?？梢?，整體葉輪造型的關(guān)鍵是葉片實(shí)體的造型。許多不斷成熟起來的CAO/CAM軟件為高精度的葉輪造型提供了有力的支持，比如Siemens PLM把采集到的數(shù)據(jù)與幾何建模實(shí)體進(jìn)行比較來檢測(cè)加工精度。生成的刀具路徑和加工仿真如圖圖10所示。 （4）按加工部位劃分以完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工序，對(duì)于加工表面多爾復(fù)雜的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)《如內(nèi)型，外形，曲面和平面等》劃分成多道工序。加工程序的編制和檢查難度較大等情況。（2）基準(zhǔn)面先加工原則。 c)粗加工基準(zhǔn)選取應(yīng)結(jié)合后續(xù)工序的定位要求，有利于提高加工精度；精加工工序定位基準(zhǔn)應(yīng)是巳加工表面，使定位準(zhǔn)確、加工精度高；d)選擇的定位基準(zhǔn)必須使工件定位、夾緊方便，加工時(shí)穩(wěn)定可靠。（5）便于工件裝夾原則 作為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡量平整光滑，沒有飛邊、冒口、澆口或其他缺陷，以便使工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。(4）互為基準(zhǔn)原則 為使各加工表面之間具有較高的位置精度，或?yàn)槭辜庸け砻婢哂芯鶆虻募庸び嗔浚刹扇蓚€(gè)加工表面互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的方法，稱為互為基準(zhǔn)原則。根據(jù)選定的基面加工與否，又將定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。刀庫容量40把刀位，數(shù)控系統(tǒng)為SIEMENS 840D。中性面是處于葉片壓力面和吸力面中間位置的曲面。精度一般集中在葉片表面、輪轂的表面和葉根表面。為了使葉輪滿足氣動(dòng)性的要求，葉片常采用大扭角、根部變圓角的結(jié)構(gòu)，這給葉輪的加工提出了更高的要求。數(shù)控加工一直是整體葉輪加工的難題，本文主要是仿真四軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，使得通過后置處理的數(shù)控程序能夠應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床中去。但國外索價(jià)昂貴。這是因?yàn)閷Ｓ密浖纳a(chǎn)廠商通常都有多年的葉輪加工和數(shù)控編程的經(jīng)驗(yàn)，軟件中針對(duì)不同特征的葉輪設(shè)計(jì)了刀具路徑模板。采用這些軟件編程有不便之處，由于通用軟件并非針對(duì)某一種零件設(shè)計(jì)，所以其功能繁多、界面復(fù)雜。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(dòng)數(shù)控機(jī)床。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)。本課題采用B樣條方法對(duì)葉輪曲面進(jìn)行造型。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(shí)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(shí)極易產(chǎn)生碰撞干涉，自動(dòng)生成無干涉加工軌跡比較困難。而且且本文選用目前流行且功能強(qiáng)大的UG 。其中，也有的廠家利用三坐標(biāo)仿形銑。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)床用于整體葉輪的加工上。在編程方面，葉輪的數(shù)控加工代碼的生成也是一個(gè)很重要的步驟。國際上有許多工廠與我國的情況類似，也采用通用軟件編制葉輪數(shù)控加工程序。這些程序盡管編程性能優(yōu)良，但所包含的工藝信息都很少。本文首先采用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，研究曲面的加工方法，構(gòu)造的曲面應(yīng)保證曲面的連續(xù)性、光滑度，精度應(yīng)符合要求，再用UG軟件進(jìn)行整體葉輪的造型、數(shù)控加工仿真，對(duì)曲面加工進(jìn)行仿真，選擇的加工方式，刀具以及走刀路徑符合實(shí)際加工要求。并且此方法技術(shù)柔性好，生產(chǎn)率高，質(zhì)量好，能夠滿足整體葉輪工作在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速條件下，選用材料多為不銹鋼、合金鋼、耐熱合金等難切削材料進(jìn)行加工。整體葉輪加工技術(shù)要求包括尺寸、形狀、位置和表面粗糙度等幾何方面的要求，也包括機(jī)械、物理和化學(xué)性能的要求。另外，應(yīng)盡可能減少由于裝夾或換刀造成的誤差?！?60176。工藝基準(zhǔn) 在工藝中采用的基準(zhǔn)稱為工藝基準(zhǔn)。(2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 同一零件的多道工序盡可能選擇同一個(gè)定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。（2）余量最小原則 以余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證各加工表面有足夠的加工余量。整體葉輪工作在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速條件下，選用材料多為不銹鋼、合金鋼、耐熱合金等難切削材料進(jìn)行加工。工序：一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程，稱為工序。以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序，這種方法適用于工件的待加工。（3）按粗精加工劃分以粗加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序過程為一道工序。生成的刀具路徑和加工仿真如圖圖8所示。工序6的具體內(nèi)容如表6所示。工作型面的設(shè)計(jì)涉及到了空氣動(dòng)力學(xué)等多個(gè)學(xué)科，因此曲面造型質(zhì)量、加工手段等對(duì)葉輪性能參數(shù)都有很大的影響。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(fù)雜的自由曲線，因此葉片實(shí)體造型難度較大。（2）在每個(gè)截面樣條曲線的前、后緣曲率比較大的部位，控制頂點(diǎn)的分布要密一些，而在曲率比較小、葉身曲線比較平直的部位，給定稀疏的均勻分布點(diǎn)即可。葉片基于UG NX的曲面造型，通常采用通過截面線(through本文首先很據(jù)圖樣給定的前(后)緣處的回心和半徑數(shù)據(jù)做圓；然后以此圓為參考，調(diào)節(jié)樣條曲線前(后)緣處的控制頂點(diǎn)，使截面樣條線在前(后)緣處盡量貼合所做的圓。在五個(gè)截面線前(后)緣處，根據(jù)圖樣給定的圓心和半徑數(shù)據(jù)分別做圓。在“Aligment”項(xiàng)中選擇“By Points”方式，即在每個(gè)截面線上的相應(yīng)位置取點(diǎn)，掃掠生成曲面時(shí)使這些點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，如圖27所示。但是由于整體葉輪結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，其數(shù)控加工技術(shù)一直是制造行業(yè)的難點(diǎn)。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[2]如圖41圖41的CAD/CAM結(jié)構(gòu)圖 微型壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工難點(diǎn)國內(nèi)大多數(shù)整體葉輪都是根據(jù)國外葉輪縮比仿制的，而本文研究的葉輪是北航能源與動(dòng)力工程學(xué)院自主開發(fā)的微型航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子。 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的仿真加工工藝方案葉輪整體加工采用輪轂與葉片在一個(gè)毛坯上進(jìn)行成形加工，而不采用葉片加工成形后焊接在輪轂上的工藝方法。 （3）葉輪氣流通道的擴(kuò)槽加工及葉片的粗加工 擴(kuò)槽加工采用球形錐柄棒銑刀，從開槽位置開始，從中心向外緣往兩邊葉片擴(kuò)槽，擴(kuò)槽加工要保證葉型留有一定的精加工余量。此步選用的主軸轉(zhuǎn)速為：20000r/min，進(jìn)給速度為：3000mm/min。用UG進(jìn)行轉(zhuǎn)子數(shù)控編程時(shí)，通常以如圖5所示的流程圖為引導(dǎo)，用以創(chuàng)建各操作的刀位軌跡，并貫穿加工的整個(gè)過程。一種為：Normal to Drive（用于上半層加工），一種為：Toward Point（用于下半層加工）。 (2）Cutting下，設(shè)置Stock余量：；設(shè)置Multiple passes（多層加工）。加工驅(qū)動(dòng)面選擇葉片的偏置面，如圖49所示，流道、葉片粗加工后的仿真結(jié)果如圖48所示。是利用UG軟件CAD/CAM進(jìn)行造型和數(shù)控加工仿真，并設(shè)計(jì)整體葉輪的仿真加工。同時(shí)還要感謝在百忙之中進(jìn)行論文評(píng)審的老師們，對(duì)論文的不足之處敬請(qǐng)批評(píng)指正！ 參考文獻(xiàn) [1][M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998[2] ，應(yīng)用，理論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990[3] NX2 CAD 快速入門指導(dǎo)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004[4] CAD應(yīng)用案例集（NX版）.北京：清華大學(xué)出版社，2003 [5] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002附 錄圖為葉片粗加工刀軌生成下面是上圖刀軌的部分程序%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G