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叶轮论文写作参考范文 和基于PowerMILL的叶轮加工策略*类论文写作参考范文

主题:叶轮论文写作 时间:2024-03-22

基于PowerMILL的叶轮加工策略*,本文是关于叶轮方面论文写作参考范文和叶轮加工策略和PowerMILL和叶轮相关开题报告范文.

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摘 要:叶轮是典型复杂曲面的零件,制造中采用CAD/CAM技术.本文通过对叶轮加工策略的研究,制定了叶轮的加工路线,并利用PowerMILL软件对叶轮的CAM加工技术进行了验证,为叶轮的数控加工提供参考.

关键词:机械加工;叶轮;PowerMILL;CAD/CAM技术;数控加工

中图分类号:TG659文献标志码:ADOI:10.3969/j.issn.1674-9146.2017.11.089

叶轮是指装有动叶的或与安装其上的转动叶片的总和.发动机、风机等产品上的核心动力元件是叶轮,其叶片是形状较为复杂的曲面,且这类曲面不能用二次方程来表达.发动机等设备的空气动力性能和机械效率由叶轮的形状和制造精度决定.

叶轮的结构见图1,其由5片螺旋式叶片、流道等组成.

1叶片的建模

叶片的实体建模是叶轮建模的关键部分,具有有较高的设计要求,本文所选叶轮曲面为典型的直纹曲面.

1)叶轮毛坯的设置.对于简单结构的叶轮模型,可直接从毛坯库中选取“圆柱体”设置为毛坯.复杂结构可通过实体模型建立毛坯.具体操作方法:选择“文件”→“输出”,作为*igs格式输出,保存后的模型可作为毛坯加载.

2)叶片的建模.叶轮轴的叶片为直纹曲面(ruledsurface),直纹曲面的曲面方程为r(u,v)等于

a(u)+v·l(u),其中a(u)为表面曲线;l(u)为单位向量;v为曲线.直纹曲面由一条条直线所织成,如圆柱体或锥体的曲面.直纹面可以描述为由移动的直线扫过的面,如圆锥体的表面[1-2].

首先选择绘制叶片建模时需要的相关曲线,选择“曲线”的“曲线包裹”功能,完成叶片建模时需要的螺旋曲线选择,然后绘制叶片的截面线框.绘制完成叶片的轮廓曲面后,再利用“智能曲面”的“填充”功能,产生叶片曲面.最后采用“实体”特征的“曲面转换实体”的功能,将叶片封闭曲面转换成实体.通过旋转操作完成所有叶片的建模,得到叶轮轴实体模型(见图2).

2切削刀具及参数的选择

在加工中,加工精度和刀具直径参数成正相关关系,刀具直径愈大,相应加工带的宽度就会减小.当产品表面质量的一致性要求较高时,需采用直径稍小的刀具.在满足加工刚性的前提下,侧铣叶片的刀具直径不宜选取过大.由于刀具的直径大小与刀具的强度和刚度呈正相关性,且会直接影响产品的加工效率及表面加工质量.因此,需合理选择切削刀具.

为保证加工叶片纹理的一致性要求,应考虑所选刀具的切削刃长度和刀杆长度.经试验,粗加工选择直径为8mm的硬质合金圆角端铣刀,半精加工选择直径为6mm硬质合金圆角端铣刀,精加工选择直径为6mm的硬质合金球头刀.然后需根据所选刀具和机床性能确定合理的切削参数[3].

3叶轮刀具的加工路径规划

采用PowerMILL软件设计叶轮轴的CAM刀路,即叶轮流道和叶片的刀具路径.根据实际情况,叶轮的加工工艺为粗加工、半精加及精加工.粗加工主要是快速有效去除叶片间的毛坯余量,半精加工是为了对精加工余量起均匀化作用,精加工主要用于叶片和叶轮流道的加工.叶轮流道的开槽属于粗加工范畴.曲面粗加工有模型偏置法和深度层切法两种方式.模型偏置法适用于毛坯外形与零件轮廓形状相似的场合.深度层切法是根据用户指定的深度方向一层一层地切削,依次加工出等高切面,直到接近零件模型[4-5].

叶轮部分的加工首先是采用清除加工策略,快速清除叶片与叶片间的余量;其次是采用最佳等高精加工策略,对叶片及流道的余量作均匀化处理,为精加工作准备;第三是采用SWARF加工策略,利用刀具侧刃对叶片进行精加工;第四是叶轮流道的精加工采用曲面精加工策略.

1)叶轮的粗加工工艺.首先将叶轮模型导入PowerMILL软件中,设置毛坯(见图3).在设计CAM刀具路径时,为便于确定叶轮在机床上装夹时的加工原点,选择叶轮轴右端面的回转中心点作为工件坐标系原点,工件坐标系各轴的方向与机床坐标系方向应一致.

定义粗加工边界:为了控制粗加工范围,在软件中选择边界功能,选取叶片之间的曲面,快速定义粗加工边界.

叶片的粗加工:选择PowerMILL软件中的三维区域清除策略,从零件的最上层按照二维加工方式,绕零件轮廓的运行路径,在等高切面上留下固定余量,按用户指定的深度依次逐层向下加工,最后接近零件模型.然后在“刀具路径策略选择器”的“3D”菜单栏上选取“模型区域清除”,进行叶片的粗加工,见图4.

2)叶轮的半精加工工艺.半精加工工序拟选择最佳等高精加工策略,即按下切给定的深度将每条刀路水平投影到零件模型上进行加工.选择“最佳等高精加工”,用直径6mm的硬质合金圆角端铣刀,设置合适的下切步距,对叶片开粗所留余量进行均匀化处理,刀路见图5,完成叶片的半精加工.

3)叶轮的精加工工艺规划.叶轮的精加工包括叶片和流道的精加工.精加工目的是为了保证零件的尺寸和表面质量满足要求.第一,叶片的精加工.采用Swarf策略,选择直径6mm的硬质合金圆角端铣刀,采用刀具的侧刃对叶片的侧面进行加工,在加工过程中,刀具以全刃深度接触加工表面,被加工面必须是可展的.第二,流道的精加工.三维偏置加工策略是指相对于三维模型曲面定义刀具行距,在平坦区域和陡峭侧壁区域产生平稳刀路的策略.选择流道精加工边界,选取叶片与轴相交的圆角曲面,选择“三维偏置精加工”策略,“刀轴”选择“前倾/侧倾”,“前倾角/侧倾角”分别设置为“0”,设置相应的切削参数,产生叶轮流道精加工刀路.

完成单一叶片刀具路径定义后,其他4片叶片的刀路可通过“变换刀具路径”操作,重复制粗、半精、精加工刀具路径即可完成整个叶轮的加工.

4)实体仿真验证加工.叶轮刀具路径定义后,对刀路进行仿真加工校验,然后根据验证的结果去修改相应的刀路参数,为下一步实体件的加工提供参考.

4结论

在对叶轮的实体建模后,通过对PowerMILL加工策略的研究,确定了叶轮的最佳加工策略,完成叶轮的CAM刀具路径设计,然后对其进行后置处理,为叶轮的数控加工提供了参考.

参考文献:

[1]刘江,高长银,黎胜容,等.PowerMiLL10.0数控高速数控加工实例详解[M].北京:机械工业出版社,2011.

[2]曾强.叶轮类零件的五轴联动数控加工与仿真[D].西安:西安交通大学,2009.

[3]郭凯.轴流式整体叶轮的数控加工工艺优化研究[D].长春:哈尔滨理工大学,2012.

[4]刘容.基于PowerMILL的叶轮实体建模与加工[J].科技创新与生力,2016(3):102-104.

[5]杨晗.基于UG和VERICUT整体叶轮数控加工与虚拟仿真的研究[J].制造技术与机床,2013(6):61-64.

(责任编辑石俊仙)

该文点评:此文为关于叶轮方面的大学硕士和本科毕业论文以及叶轮加工策略和PowerMILL和叶轮相关叶轮论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.

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