【正文】 飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。以求壁厚均勻、外形對(duì)稱、少裝夾等。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。 粗基準(zhǔn)的選擇選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。3 加工準(zhǔn)備及工藝文件的編制 定位基準(zhǔn)的選擇各工序定位基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)先根據(jù)工件定位要求來確定定位基準(zhǔn)的個(gè)數(shù)，再按基準(zhǔn)選擇原則來選定每個(gè)定位基準(zhǔn)。表21 毛坯材料的比較型材尺寸大，精度低多用作一般零件的毛坯鍛件多用于強(qiáng)度高，形狀簡(jiǎn)單的零件鑄件多用于形狀復(fù)雜的毛坯根據(jù)表21的比較和分析，不同的毛坯材料具有不同的特性，在選擇時(shí)，我們?cè)撟⒅貙?shí)際的用途，不能盲目選擇。根據(jù)以上分析可知：該零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且加工精度和表面質(zhì)量要求很高，不容易完成加工。,要求都很高，粗糙度不容易保證，而且公差要求較高，需要很高的配合度，所以這就是加工該零件的難度。由于數(shù)控加工精度與重復(fù)定位精度都很高，不會(huì)產(chǎn)生較大的積累誤差而破壞使用特性，因而可將局部尺寸分散標(biāo)注法改為以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸的標(biāo)注法。這種尺寸標(biāo)注法不僅便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調(diào)，在保持設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)與保持原點(diǎn)設(shè)置的一致性方面帶來很大方便。好的工藝性會(huì)使零件加工容易，節(jié)省工時(shí)，降低消耗。圖22 葉輪軸 零件圖的工藝分析1）件圖的工藝性分析(1)分析零件圖是否完整正確 (2)零件的技術(shù)要求分析 (3)尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)(4)定位基準(zhǔn)應(yīng)可靠2）零件結(jié)構(gòu)工藝性分析（1）盡量工序集中，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特長，提高精度和效率（2）采用標(biāo)準(zhǔn)刀具、減少刀具規(guī)格種類（3）減少機(jī)床調(diào)整，縮短輔助時(shí)間（4）利于減少編程工作量（5）利于減少加工勞動(dòng)量（6）利于保證定位剛度和刀具剛度，以提高加工精度綜上所述：零件在滿足使用要求的前提下，制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。2 零件圖的工藝設(shè)計(jì)分析 葉輪軸加工圖樣分析 圖21加工圖樣風(fēng)力驅(qū)動(dòng)器由葉輪軸、軸套、凸輪軸、底座、臺(tái)階銷等多個(gè)零件構(gòu)成。多軸數(shù)控加工機(jī)床和三軸數(shù)控加工機(jī)床之間的價(jià)格懸殊很大。購置機(jī)床需要大量投資。用戶在進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)需要頻繁換刀或調(diào)整刀具的確切尺寸，按照正常的處理程序，刀具軌跡應(yīng)送回CAM系統(tǒng)重新進(jìn)行計(jì)算，從而導(dǎo)致整個(gè)加工過程效率不高。以圓柱銑刀進(jìn)行接觸成形銑削時(shí)，需要對(duì)不同直徑的刀具編制不同的程序。（2）刀具半徑補(bǔ)償困難。只有反復(fù)實(shí)踐，編程及操作人員才能掌握必備的知識(shí)和 技能。數(shù)控編程除了直線運(yùn)動(dòng)之外，還要協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的相關(guān)計(jì)算，如旋轉(zhuǎn)角度行程檢驗(yàn)、非線性誤差校核、刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)計(jì)算等，處理的信息量很大，數(shù)控編程極其抽象。這是每一個(gè)傳統(tǒng)數(shù)控編程人員都深感頭疼的問題。目前，多軸數(shù)控加工技術(shù)存在以下幾個(gè)問題：（1）多軸數(shù)控編程抽象、操作困難。人們?cè)缫颜J(rèn)識(shí)到多軸數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)越性和重要性，但到目前為止，多軸數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用仍然局限于少數(shù)資金雄厚的部門，并且仍然存在尚未解決的難題。這種設(shè)置方式的多軸數(shù)控加工機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是：主軸加工非常靈活，工作臺(tái)也可以設(shè)計(jì)得非常大。90176。主軸前端是一個(gè)回轉(zhuǎn)頭，能自行環(huán)繞Z軸360176。時(shí)，工件切削時(shí)會(huì)對(duì)工作臺(tái)帶來很大的承載力矩，立式主軸頭回轉(zhuǎn)。這種設(shè)置方式的多軸數(shù)控加工機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是：主軸結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主軸剛性非常好，制造成本比較低。這樣又可以把工件細(xì)分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。通過A軸與C軸的組合，固定在工作臺(tái)上的工件除了底面之外，其余的五個(gè)面都可以由立式主軸刀具進(jìn)行加工。工作臺(tái)的中間還設(shè)有一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái)，環(huán)繞Z軸回轉(zhuǎn)，定義為C軸，C軸都是360176。工作臺(tái)可以環(huán)繞X軸回轉(zhuǎn)，定義為A軸，A軸的一般工作范圍是0176。 根據(jù)回轉(zhuǎn)軸形式，多軸數(shù)控加工中心可分為兩種設(shè)置方式： 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸。多軸數(shù)控加工中心具有高效率、高精度的特點(diǎn)，工件在一次裝夾后能完 成五個(gè)面的加工。 多軸數(shù)控加工的類型加工中心一般分為立式加工中心和臥式加工中心。VTM11000七軸六聯(lián)動(dòng)螺旋槳加工機(jī)床，采用國際先進(jìn)的三維立體造型、CAD優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析等設(shè)計(jì)制造技術(shù)，使機(jī)床獲得最佳動(dòng)靜態(tài)剛度，具有合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、可靠的精度穩(wěn)定性及精度保持性，設(shè)計(jì)先進(jìn)、操作簡(jiǎn)單、維修方便，保證VTM11000七軸六聯(lián)動(dòng)螺旋槳機(jī)床成為高精度、高可靠性、高效率的數(shù)字化高科技產(chǎn)品。（六）綠色化。智能化包含在機(jī)床控制的各個(gè)方面，主要有自適應(yīng)控制技術(shù)、故障診斷裝置，智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置等。為了滿足這一要求，機(jī)床廠商需要開發(fā)出復(fù)合程度更高的復(fù)合機(jī)床。（四)復(fù)合化。（三)高精度。（二)高可靠性。現(xiàn)代加工工業(yè)高效率、低成本、高質(zhì)量的要求使得歐美日等囤熱衷于高速甚至超高速機(jī)床的研究。（2）國內(nèi)多軸數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。該機(jī)床產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格系列化、多樣性配置，使該機(jī)床適用于航空航天、汽車模具模型制造、造船等行業(yè)。C軸旋轉(zhuǎn)角度為270176。具有高速、龍門架結(jié)構(gòu)、五軸聯(lián)動(dòng) 的特點(diǎn)， 主要有U2Useries三個(gè)規(guī)格，U其中Useries最高主軸轉(zhuǎn)速達(dá)20000 轉(zhuǎn)/min，帶A 軸和C軸兩個(gè)輔助軸，A軸旋轉(zhuǎn)角度為95176?？梢愿鶕?jù)加工需求，配備各種銑頭和配置，適用于航空航天結(jié)構(gòu)件和大型模具的高精密加工。高速精密電主軸結(jié)合了五軸聯(lián)動(dòng)加工方面的豐富經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)決竅，動(dòng)態(tài)加工特性和精度表現(xiàn)良好。西班牙PANTERA動(dòng)梁式龍門加工中心。數(shù)控回轉(zhuǎn)擺動(dòng)工作臺(tái)可在圍繞工件重心旋轉(zhuǎn)工件的同時(shí)允許進(jìn)行最大擺角達(dá)18176。國外多軸數(shù)控加工技術(shù)研究比較早，德國、西班牙、瑞士、日本、意大利等國家以及我國的臺(tái)灣地區(qū)已經(jīng)形成了自己在國際上的知名品牌，如德國DMG、瑞士米克朗、臺(tái)灣匠澤、西班牙PANTERA等等。 多軸數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀（1）國外多軸數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀。使用回轉(zhuǎn)刀具時(shí)，由Z 軸控制回轉(zhuǎn)的主軸作直線運(yùn)動(dòng)，就成為五軸控制；只有使用非回轉(zhuǎn)刀具時(shí)可作六軸控制。隨著模具制造技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)加工中心的加工能力和加工效率提出了更高的要求，因此多軸數(shù)控加工技術(shù)得到了空前的發(fā)展。多軸數(shù)控加工是四軸以上的數(shù)控加工，其中具有代表性的是五軸數(shù)控加工。 課題在當(dāng)今國內(nèi)外的現(xiàn)狀葉輪軸零件是典型的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工，葉輪軸葉片的加工和曲面的質(zhì)量則直接影響它的工作效果，進(jìn)而直接影響整個(gè)工作過程。同時(shí)也增加我們對(duì)于解決工藝問題和加工技術(shù)難點(diǎn)的能力也大大的提升。本課題來源于10年全國數(shù)控技能競(jìng)賽題目風(fēng)力驅(qū)動(dòng)器?；谒妮S聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工復(fù)雜形狀零件在制造加工過程中的各個(gè)關(guān)鍵要素得到了研究。國外在此已經(jīng)有了成熟的技術(shù)應(yīng)用體系，而國內(nèi)尚處于發(fā)展階段，應(yīng)用方面的缺陷已經(jīng)成為提高復(fù)雜關(guān)鍵零件的一個(gè)重要問題，直接影響復(fù)雜零件的發(fā)展。近幾年來，作為機(jī)械加工領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，四軸、五軸等多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用得到了科研院所、高校和企業(yè)的極大關(guān)注。作為一名數(shù)控專業(yè)的學(xué)生，對(duì)數(shù)控技術(shù)知識(shí)的運(yùn)用將是一項(xiàng)重要的技能。我國經(jīng)濟(jì)全面與國際接軌，并逐步成為全球制造中心，我國企業(yè)廣泛應(yīng)用現(xiàn)代化數(shù)控技術(shù)參與國際競(jìng)爭(zhēng)。也給傳統(tǒng)的機(jī)械，專業(yè)人才帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用與現(xiàn)代企業(yè)對(duì)零件加工精度要求的提高，對(duì)數(shù)控技術(shù)人才的需求量也越來越大。數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展直接影響到國民經(jīng)濟(jì)制造技術(shù)水平的提高，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是為了讓我們更清楚地理解怎樣確定四軸聯(lián)動(dòng)零件的造型及數(shù)控加工工藝分析，為我們即將走上工作崗位的畢業(yè)生打基礎(chǔ)。 本課題在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，深入生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取企業(yè)先進(jìn)技術(shù)，制定出了合理的工藝方案。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。本課題研究的葉輪軸零件是典型的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工。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)是一國工業(yè)之基石，隨著我國現(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。但傳統(tǒng)的三軸數(shù)控加工不能解決某些復(fù)雜零件的加工，因此，需要引入四軸、五軸、車銑復(fù)合等多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工，而現(xiàn)代社會(huì)急需大量掌握現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)、多軸聯(lián)動(dòng)加工工藝設(shè)計(jì)分析與操作的專業(yè)技能人才。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。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中使用CAD/CAM技術(shù)軟件、對(duì)零件進(jìn)行造型及加工工藝分析、工藝路線確定、刀具選擇和數(shù)學(xué)處理等一系列的工作。關(guān)鍵詞：葉輪軸，造型，加工工藝，工藝路線，工藝規(guī)程目 錄1 緒論 1 課題研究背景 1 課題在當(dāng)今國內(nèi)外的現(xiàn)狀 2 多軸數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀 2 多軸數(shù)控加工的類型 4 52 零件圖的工藝設(shè)計(jì)分析 7 葉輪軸加工圖樣分析 7 零件圖的工藝分析 8 8 8 9 毛坯的選擇 93 加工準(zhǔn)備及工藝文件的編制 10 定位基準(zhǔn)的選擇 10 粗基準(zhǔn)的選擇 10 精基準(zhǔn)選擇 10 裝夾方案的確定 11 13 機(jī)床的選擇 13 夾具的選擇 13 確定工藝路線 14 工序的劃分 14 工步的劃分 15 加工階段的劃分 16 加工順序的安排 17 進(jìn)給路線的確定 19 刀具材料的選擇 19 切削用量的選擇 22 切削深度ap的確定 22 主軸轉(zhuǎn)速的確定 23 走刀路線的選擇 26 軸外輪廓部分走刀路線 27 軸內(nèi)輪廓部分走刀路線 27 葉片部分走刀路線 27 冷卻的選擇 28 加工工藝文件制定 284 葉輪軸造型及葉片的自動(dòng)編程 34 葉輪軸造型 34 葉輪軸軸套外觀造型 34 葉片部分造型 36 葉輪軸的內(nèi)部造型 38 葉片編程 40 設(shè)備選擇 41 工件裝夾定位 41 刀具選擇 41 葉片加工方案 42 自動(dòng)編程 425 程序編寫 446 結(jié)論 49參考文獻(xiàn) 50致謝 511 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)國家制造業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，數(shù)控機(jī)床將隨著工業(yè)的發(fā)展而快速發(fā)展成為機(jī)械加工行業(yè)不可缺少的重要組成部分，數(shù)控機(jī)床是一種高精度的自動(dòng)化設(shè)備，是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物，數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。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。隨著我國綜合國力的進(jìn)一步加強(qiáng)和加入世貿(mào)組織。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。 課題研究背景數(shù)控加工技術(shù)一直以來都作為一個(gè)國家機(jī)械制造業(yè)水平衡量的標(biāo)志之一。國內(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。本課題針對(duì)葉輪軸復(fù)雜零件曲面的若干關(guān)鍵技術(shù)（幾何建模技術(shù)、編程技術(shù)、加工技術(shù)）進(jìn)行研究。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。技能競(jìng)賽也是今后教育廳要求學(xué)生技能和能力培養(yǎng)的一個(gè)重要的方向，增強(qiáng)學(xué)生制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程和分析工藝問題上的能力。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。由于葉片的型面是復(fù)雜的空間曲面，所以一直是葉片加工中的難點(diǎn)，高性能CAM軟件的出現(xiàn)，使這種復(fù)雜型面的加工變得相對(duì)容易。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。對(duì)刀具和工件的相對(duì)位置來說，多軸數(shù)控加工中心可以設(shè)置六個(gè)軸，即作直線運(yùn)動(dòng)的X、Y、Z軸，還有控制工作臺(tái)傾斜角度的A、B軸和控制主軸回轉(zhuǎn)角度的C軸。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。國外多軸數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀。德國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。的底部切削，經(jīng)過一次裝夾即可完成工件的加工。采用高架床身及移動(dòng)梁高強(qiáng)度、高剛性的結(jié)構(gòu)。鋼質(zhì)床身內(nèi)部特別設(shè)計(jì)的筋架結(jié)構(gòu)保證了高速切削的穩(wěn)定性，并根據(jù)需求可選擇雙移動(dòng)梁式結(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。至+110176。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。 國內(nèi)多軸數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀。（一)高速、高效率。隨著機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，高速機(jī)床主要功能部件高速電主軸單元、高速進(jìn)給機(jī)構(gòu)、高性能數(shù)控以及伺服系統(tǒng)都得到了突破，高速機(jī)床應(yīng)用范圍越來越廣，目前直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主軸轉(zhuǎn)速達(dá)15000～100000r／rain，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件快速移動(dòng)速度60—120m／rai切削進(jìn)給速度60m／min．最高加速度10g。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20000h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外驅(qū)動(dòng)裝置平均無故障時(shí)間可以達(dá)到30000h。隨著CAM系統(tǒng)的發(fā)展，機(jī)床加工精度得到了大幅度的提升，其特有的往復(fù)運(yùn)動(dòng)單元，能夠超精密微細(xì)加工凹槽。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