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1、基于UG的整体叶轮加工仿真技术研究摘要：在对整体叶轮的工艺分析的基础上，通过UG软件对整体叶轮进行虚拟加工仿真，实现加工参数优化，并获得可靠的加工程序。关键词：整体叶轮；UG;虚拟加工仿真引言整体叶轮外形比较复杂，设计和制造加工都是一个难点。文章首先对整体叶轮进行加工工艺分析，再结合五轴数控加工技术，编写出加工工艺，再利用CAM技术生成刀具轨迹。1叶轮加工工艺分析叶轮形状比较复杂，叶片的扭曲程度比较大，常常在高速状态下运转，加工时容易发生干涉现象。叶轮的性能很大程度上受到加工质量的影响。考虑到整体叶轮的实际工作情况，要求具备良好的动力学性能，所以叶片大都
2、采用了大扭角、根部变圆角等结构，但铣削加工这种结构比较困难。并且叶片曲面制造质量要求高，叶轮叶片又比较薄，制造中会出现大量的工艺问题，因此要制造出与设计要求相符的叶轮，不仅要有良好的制造方法，还要有良好的工艺作保证［1］。1.1叶轮的加工难点为了让叶轮的动力性能满足要求，叶轮叶片往往扭曲程度较大，根部采用导圆角等结构，这些结构设计给叶轮的加工提出了更高的要求，叶轮加工难点如下：(1)叶轮槽道较窄，但叶片相对较长，相对刚度较低，加工过程中容易发生变形现象，导致加工难度增大。(2)叶轮曲面为自由曲面、流道较窄、叶片扭曲程度比较大，加工难度较高，加工表面的整体
3、一致性也难以保证。因此，为了加工出满足实际需求的叶轮，必须综合考虑具体的使用环境，叶轮叶片较长且薄、扭曲程度大等特点，制定出一套完整并且合理的加工方案。1.2叶轮加工工艺规划流道和叶片的加工工艺是叶轮加工工艺的主要内容。叶片及流道的加工方法多种多样，但其工艺路线一般都是工序比较紧凑集中的，这样不仅可以提高加工精度，还能缩短工艺路线和加工时间。1.3叶轮加工的阶段划分在本次加工的叶轮中，主要是加工流道、叶片两部分。此外，叶片与叶片间的大量材料需要去除，并且各表面的加工要求不尽相同，因此在制定工序时，要遵循先粗后精、先主后次和分面加工的工艺原则［2］。根据上
4、述加工工艺原则，将叶轮的加工过程分为两个阶段：粗加工和精加工。1.4叶轮加工刀具的选择此次采用硬质合金刀具进行加工。1.5叶轮加工中切削参数和冷却方法的选择本次加工选择00Crl8Nil4Mo2Cu2不锈钢作为材料，采用顺铣法加工，冷却法采用喷雾法。硬质合金洗削不锈钢时，一般取Vc=70m/min〜150m/min，Vf=37.5mm/min〜150mm/min［3］。1.6叶轮的加工路线经过上述分析，拟采用的叶轮加工路线如下：(1)叶轮流道加工；(2)叶轮叶片粗加工；(3)叶轮叶片精加工。2叶轮的CAM编程2.1叶轮加工方案的制定(1)根据前文所述的工
5、艺设计方案，现制定叶轮的加工程序如表1所示：表1叶轮加工程序列表(2)加工使用的刀具如表2所示：(1)叶轮加工工艺方案如表3所示：表32.2创建零件加工方法(1)叶轮的流道加工：叶轮的流道加工选取的加工方法是可变流线铣，其加工主菜单如图1所示，在驱动方法下拉菜单中选择“流线”方式。把刀具轴矢量选择为“朝向点”。图1流道加工刀轨轨迹(2)叶片加工：采用变轴加工，驱动方法采用“曲面”方式，而刀具轴矢量选择“朝向点”。2.3UG环境下CAM实现2.3.1加工刀具轨迹和刀轨可视化仿真反复修改主菜单中的各个参数，使生成的刀轨均匀、整齐。叶轮流道加工刀轨可视化仿真如
6、图2所示。2.3.2生成刀具轨迹文件叶轮的每一加工步骤完成后都会生成刀具轨迹文件，在后置处理中，就是应用这些文件来生成机床能够识别的NC代码［5］。叶轮流道加工生成的部分刀轨文件如下所示。TOOLPATH/VARIABLE_STREAMLINE,TOOL,D6TLDATA/MILL,6.0000,3.0000,75.0000,0.0000，0.0000MSYS0.0000,0.0000,100.0000,1.0000000,0.0000000,0.0000000,0.0000000，1.0000000,PAINT/SPEED,10PAINT/TOOL,N
7、OMOREEND-OF-PATH3结束语文章研究了叶轮的加工工艺，拟定出了叶轮加工的工艺规划，包括加工刀具的选择、工艺阶段的划分以及切削参数和冷却方法的选择等。并且在基于UG/CAM平台上，进行了编程，得到了刀位轨迹文件。参考文献[1]吕程辉.整体叶轮的五轴高速铣削加工工艺优化[D].同济大学，2007.[2]陈洪涛.数控加工技术与编程[M].高等教育出版社，2003.[3]郑文虎.难切削材料加工技术[M].国防工业出版社，2008.[4]展迪优.UGNX8.0数控加工教程[K].北京：机械工业出版社，2011,12：203-205.[1]曾强.叶轮类零
8、件的五轴联动数控加工与仿真[D].西南交通大学，2009.作者简介：张文俊（19
