ug叶轮毕业设计

摘要本课题需要对叶轮的整个制造工艺进行规划，同时对其加工程序进行设计。加工序安排由粗加工到精加工，基准设计从粗到精遵循基准统一原则，铳加工定位采用专用夹具配以心套，辅以定位销，夹紧采用螺帽压紧。本课题为叶轮的制造工艺与加工程序设计，直接的目的是介绍说明叶轮制造的细节，运用CAD/CAM软件解决制造业界中对叶轮加工程序编制的难题。同时介绍叶轮制造的新思路新方法。间接的目的是使叶轮的功用更为人所知，使其应用更广泛，节能环保，造福人类。关键词：精加工、程序、工艺、叶轮AbstractThissubjectsneedtoturntheleavesoftheentiremanufacturingprocessforplanning,fortheprocessingprocedures.Theprocessdesigninordertoarrangetheperformfinishmachiningthebasedesignfromcoarsetofollowtheprincipleofunifiedabenchmarkandmillingmachineisofspecialmeanswiththeheart,withpositioningpin,gripthenutpressure.ThissubjectfortheroundofthemanufacturingprocessandprocessingtheapplicationdesignandpurposeistoexplainthedetailsoftheleavesturntomakeuseofCAD/CAMsoftwaresolutionThomaspinkofleavesonprocessingtheapplicationoftheproblem.theintroductionofimpellerthenewthoughtofnewmethods.Theaimistoturntheleavesfunctionisknown,themoreextensive,energy,benefitingmankind.Keywords:finishmachining,proceduresandprocessesandimpellerTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章引言 ..3\o"CurrentDocument"1.1废气涡轮增压小史 3\o"CurrentDocument"1.2对叶轮加工基本要素的认识 4\o"CurrentDocument"1.3叶轮的材料及性能 4\o"CurrentDocument"1.4叶轮的结构特点 4\o"CurrentDocument"1.5对本课题的设计思路 5\o"CurrentDocument"1.6课题的目的与意义 5\o"CurrentDocument"1.7本章小结 5\o"CurrentDocument"第二章叶轮的制造工艺设计 ..6\o"CurrentDocument"2.1叶轮加工工艺思路 6\o"CurrentDocument"2.2工艺规程设计 7\o"CurrentDocument"2.3叶轮加工工艺流程图 8\o"CurrentDocument"2.4产品部分附图（AUTOCAD） 8\o"CurrentDocument"本章小结 8\o"CurrentDocument"第三章叶轮的铣加工程序设计 .9\o"CurrentDocument"UGNX4.0的简单介绍 9\o"CurrentDocument"VTR454导轮的加工程序设计思路 9\o"CurrentDocument"VTR454导轮加工程序设计 10\o"CurrentDocument"454压轮的加工程序设计思路 12\o"CurrentDocument"UGNX4.0的压轮造型 13\o"CurrentDocument"454压轮加工程序设计 15\o"CurrentDocument"3.7本章小结 15第四章结论与探究 .16\o"CurrentDocument"4.1科学设计使大型叶轮在四坐标机床上加工成为易事 16\o"CurrentDocument"4.2叶轮的压轮部分加工程序设计从四轴向三轴的转变 16\o"CurrentDocument"4.3小型叶轮压轮加工编程方式的微变 16\o"CurrentDocument"4.4当今制造业界叶轮加工方法的发展方向 16\o"CurrentDocument"参考文献 .17致谢 .18第一章引言1・1废气涡轮增压小史该装置最早应用在飞机上，由于飞行高度不断攀升，空气越来越稀薄，造成飞机引擎进气量不足，因此涡轮增压器便被采用，以此尽可能多地向飞机引擎“打注”新鲜空气。随着废气涡轮技术的慢慢普及，它又被用到了军事装备上。由于军用装甲车辆均为柴油发动机，为了提高功率，军车率先使用它，如美国的M1A1及德国的豹II等主战坦克。废气涡轮增压在民用车辆的应用则起步较晚，主要是因为轻型车辆（如轿车）大多采用汽油发动机，其对增压技术的要求很高，所以这项技术早期的民间应用仅局限于柴油机上（我国有依维柯、得利卡等柴油车型都有应用），普及率因此大打折扣。随着我国经济飞速发展和柴油机技术的不断改进以及柴油机经济性和故障率低的优点，柴油机也逐渐应用在轿车上，为了提高功率及大扭矩输出，一些国外汽车厂商也纷纷应用了废气涡轮技术（如大众的TDI引擎，奔驰、宝马也有柴油增压车型）。同样因为技术的进步，汽油涡轮增压引擎也逐渐多见（如富豪的增压车型、三菱枪骑兵EVO系列、富士的增压车型等），这都使得车辆的动力性得到了极大的提高。实践证明，采用该装置后功率可至少提高10%-30%，并能进一步降低油耗，尾气排放也有一定程度的改善。既然废气涡轮增压器有如此神奇功用，我们在使用过程中就应当十分注意。大家应该知道，废气涡轮增压器里的涡轮和叶轮都是高速旋转的，因此它的润滑工作就应当十分到位。为了保证装置长期安全的工作，通常由发动机主油道单独分出一支润滑油道来对涡轮与叶轮中间的浮动轴承进行润滑。高速旋转的涡轮与叶轮具有很大的旋转惯性，转速需要一段时间才能降下来，如果我们在使用中让发动机立即熄火，就切断了发动机通往增压器浮动轴承的润滑油路，使得高速旋转的涡轮、叶轮的充分润滑失去保证。长期如此，必定会引起废气涡轮增压的故障，出现噪音偏高、工作粗暴、发动机下降，因此正确的操作方法应当是待增压器转子转速降下来，再熄火。由于发动机长期低速运转会对增压器造成损坏，一方面发动机低速运转则增压器涡轮也低速运转，长期下去会使润滑浮动轴承的润滑油从叶轮端渗出，并随同新鲜空气进入气缸燃烧，从而影响发动机正常工作。另一方面，渗出的机油也会影响增压器本身的工作，造成增压器工作效率下降，直至损坏。因此在使用中，应经常检查增压器的来、回油管，保证增压器润滑充分从而正常工作。由于废气涡轮增压器的涡轮与叶轮是高精密度件，所以不要自作聪明自行修理。平时只要检查一下油管，听一下它的工作声音，而无需做额外的特殊保养。一旦废气涡轮增压器发生损坏，不能修理一下重复使用，而需要检查引起增压器损坏的原因并更换废气涡轮增压器，以保证发动机正常工作。（以上为叶轮制造的必要性）。废气涡轮增压工作原理废气涡轮增压器是如何工作的呢？下面就向各位大家介绍它的机理。如图一、图二、图三所示，主要由叶轮和涡轮组成，当发动机正常工作时，从发动机排气门排出的废气及排气管进入到废气涡轮增压器右端，从而吹动涡轮高速旋转。涡轮转速高的可达10万转，而日本的一些废气涡轮增压器的涡轮转速可达到12万转。与涡轮同轴的另一端的叶轮也同时做高速旋转，新鲜空气进入到叶轮一端后，由于叶轮高速旋转从而压缩了新鲜空气形成增压。增压后的新鲜空气要首先经过中冷器进行冷却。因为叶轮的搅动升高了空气的温度，从而降低了空气的密度，为了保证进气量，因此必须对增压后的高温气体实行冷却。经过中冷器的空气在经过进气管后再进入气缸开始工作。涡轮增压由于进气压力高，因此在排气过程中能够充分扫清上一循环工作过程中的残余废气，达到了排气干净的目的，并能为下一次燃烧做好准备，也利于下一次燃烧充分，从而减少有害物质的排放。这是它的另一个非常突出的优点。经过中冷器的空气在经过进气管后再进入气缸开始工作。涡轮增压由于进压力高，因此在排气过程中能够充分扫清上一循环工作过程中的残余废气，达到了排气干净的目的，并能为下一次燃烧做好准备，也利于下一次燃烧充分，从而减少有害物质的排放。这是它的另一个非常突出的优点。图1 图2 图31・2对叶轮加工基本要素的认识叶轮的加工要素与我们头脑概念中的一般零件加工要素稍有区别，其主要特点有如下几点：外形尺寸要求不严格，±0.5mm，甚至更大。装配尺寸精度要求高。叶片厚度，长度尺寸要求一致，均匀分布。表面粗糙度值要求小。流道分布要求均匀流畅。动平衡要求很高。1・3叶轮的材料及性能叶轮的材料为耐热合金铝，由于叶轮的工作环境决定了需要这样的性能，这些材料一般源于进口，毛坯成型前还需要锻打、热处理改变其金相组织结构，使其达到需要的切削性能和使用性能。1.4叶轮的结构特点说白了就是一个轮子上装几个叶片，但叶片也不是随便分布的，视作用不同而角度不同。但一般都是对称的。因为高速旋转的零部件都需要动平衡。共18页第4页1・5对本课题的设计思路本课题需要对叶轮的整个制造工艺进行规划，同时对其加工程序进行设计。针对叶轮加工的基本要素，工序安排由粗加工到精加工，基准设计从粗到精遵循基准统一原则，铣加工定位采用专用夹具配以心套，辅以定位销，夹紧采用螺帽压紧。1.6课题的目的与意义本课题为叶轮的制造工艺与加工程序设计，直接的目的是介绍说明叶轮制造的细节，运用CAD/CAM软件解决制造业界中对叶轮加工程序编制的难题。同时介绍叶轮制造的新思路新方法。间接的目的是使叶轮的功用更为人所知，使其应用更广泛，节能环保，造福人类。1・7本章小结本章简单介绍了涡轮增压机的基本功能，特点，材料，性能，让我们更好的了解涡轮增压机的工作原理。第二章叶轮的制造工艺设计2.1叶轮加工工艺思路2.1.1导轮的结构分析导风轮是叶轮的一个主要部件，与压轮通过两个圆柱销定位，心套固定，实现正确装配。导轮的加工相对压轮来说更有一点难度，主要是因为做出来的产品外表要好看，加工讲究艺术的效果，难点体现在其小叶片进气端流道的加工，因为加工的流道是均布在被清了角的斜面上，流道与叶片的根部要平滑过渡，不能留有凸台，而清角用的是波刃立铣刀，铣流道要用球头锥度刀，铣流道时要求Z向深度要接平，流道分布均匀，同时在保证根部接平的前提下不铣到小叶片。完成这些要求后只要保证叶片厚度和长度导风轮的加工就没什么难度可言了。2.1.2导轮的技术要求分析导轮的材料同压轮为耐热合金铝，该材料具有较高的强度，耐热性。表面硬度要达到相应的值，叶片厚度不能太薄。2.1.3导轮毛坯选择(JD20D1二 ©DE 「图42.1.4导风轮毛坯种类导风轮毛坯为自由锻件，同时属于小批量大型锻件。尺寸精度不是很高。2.1.5导风轮毛坯形状尺寸VTR454导风轮毛坯形状如3.1.3所示Dl=20mm，D2=460mm，D3=200mm，H1=180mm,H2=220mm。2.1.6导风轮毛坯加工要求不能出现裂纹，锻打后要求金属纤维组织连续均匀。2.1.7导风轮毛坯生产工艺

导风轮毛坯由棒料锻打而成，尺寸又比较大故选择自由锻。棒料源于进口，所以一般是整段空运，成坯前要切割，注意保证毛坯的重量来把握切割尺寸。2.1.8压轮的结构分析压轮是叶轮的一个主要部件，与压轮通过两个圆柱销定位，心套固定，实现正确装配2.1.9压轮的技术要求分析压轮的材料同压轮为耐热合金铝，该材料具有较高的强度，耐热性性能，表面硬度达到相应的值，叶片厚度不能太薄。2.1.10压轮毛坯选择◎D1注：1.尺处尺处不允许直角未注倒角玉斗h◎D1注：1.尺处尺处不允许直角未注倒角玉斗h0D2工CL

工图62.1.11压轮毛坯种类压轮毛坯为自由锻件，同时属于小批量大型锻件。尺寸精度不是很高。2.1.12压轮毛坯形状尺寸VTR454压轮毛坯形状如3.1.3所示Dl=220mm,D2=20mm,D3=460mm,Hl=180mm,H2=220mm。2.1.13压轮毛坯加工要求不能出现裂纹，锻打后要求金属纤维组织连续均匀。2.1.14压轮毛坯生产工艺压轮毛坯由棒料锻打而成，尺寸又比较大故选择自由锻。2.2工艺规程设计2.2.1定位基准的选择在加工中用作定位的基准称为定位基准,叶轮的形状为回转体，重要面均部在内子午线与外子午线之间的空间中，定位基准选择心套和底面的定位销。2.2.2粗基准的选择粗基准的选择，虽然毛坯为粗加工留有足够的余量，但为遵循“基准重合”的原则，选择加工余量较少的底面作为粗加工基准，顶端车一段外圆作为粗车基准，并可以互为基准。2.2.3精基准的选择精加工基准选择，铣加工时导轮放在装配面上，压轮放在底面，精车时由外圆互换成内孔。2.2.4拟订工艺路线切割一热处理一锻打成型一导轮粗车一压轮粗车一导轮半精车一压轮半精车一导轮数铣一压轮数铣一导轮精车一压轮精车一去毛刺一导轮与压轮装配一检验一标编号一入库。2.2.5加工余量、工序尺寸及公差的确定导轮与压轮毛坯加工余可以大点一般为10mm以上留作粗车，粗车为半精车留余量要恰当为3mm，装配时导轮底面及压轮上表面对径尺寸为0247.56±0.5mm,铣加工则要求导轮底面对径尺寸为0250.56±0.5mm，压轮的表面对径尺寸为0245.56±0.5mm.,导轮上表面根部0331.26mm该尺寸为精车后尺寸，压轮底面0457精车余量留3mm,内孔为装配心套空镗至105±0.5mm,其余尺寸通过车床专用挡块来控制。2.2.6加工设备及工艺装备由于生产类型为小批量特种生产，故加工设备宜采用专用机床为主，辅以少量通用机床。其生产方式为以专用机床加专用夹具工件在各机床上的装卸及各机床间的传输由人工完成。粗车半精车选用CA6140普通车床，专用夹具及专用挡块。半精车选用CA6140普通车床，专用夹具及专用挡块数铣导风轮选用至少有四轴可以联动的数控加工中心配以专用夹具。数铣压轮选择三轴半以上的数控加工中心配以专用夹具。精车选用CA6140普通车床，专用夹具及专用。2.3叶轮加工工艺流程图详见附录A2.4产品部分附图(AUTOCAD)2.5本章小结本章简单介绍涡轮和叶轮的加工工艺和加工方法和一些加工流程，可以让我们更清楚的了解加工涡轮和叶轮的方法。第三章叶轮的铣加工程序设计3.1UGNX4.0的简单介绍3.1.1基于UGNX平台后处理程序的开发后置处理最重要的是将CAM软件生成的刀位轨迹转化为适合数控系统加工的NC程序，通过读取刀位文件，根据机床运动结构及控制指令格式，进行坐标运动变换和指令格式转换。通用后置处理程序是在标准的刀位轨迹以及通用的CNC系统的运动配置及控制指令的基础上进行处理。它包含机床坐标运动变换、非线性运动误差校验、进给速度校验、数控程序格式变换及数控程序输出等方面的内容。只有采用正确的后置处理系统才能将刀位轨迹输出为相应数控系统机床能正确进行加工的数控程序，因此编制正确的后置处理系统模板是数控编程与加工的前提条件之一。后处理的主要内容包括三个方面的内容：数控系统控制指令的输出：主要包括机床种类及机床配置、机床的定位、插补、主轴、进给、暂停、冷却、刀具补偿、固定循环、程序头尾输出等方面的控制。格式转换：数据类型转换与圆整、字符串处理等：主要针对数控系统的输出格式如单位、输出地址字符等方面的控制。算法处理：主要针对多坐标加工时的坐标变换、跨象限处理、进给速度控制。UGNX/SequentialMilling顺序铣模块可实现控制刀具路径生成过程中的每一步骤的情况、支持2~5轴的铣削编程、和UGNX主模型完全相关，以自动化的方式，获得类似APT直接编程一样的绝对控制、允许用户交互式地一段一段地生成刀具路径，并保持对过程中每一步的控制、提供的循环功能使用户可以仅定义某个曲面上最内和最外的刀具路径，由该模块自动生成中间的步骤、该模块是UGNX数控加工模块中如自动清根等功能一样的UGNX特有模块，适合于高难度的数控程序编制。如叶轮的程序设计如下：3・2VTR454导轮的加工程序设计思路3.2.1加工流程：短叶片进气边％100-T01-H01、出气边流道毛刀％200出气边流道毛刀%800叶片粗铣%300\400-T02-H02、#170放量叶片精铣%300\400-T02-H02、流道％500-T02-H02。3.2.2坐标系安排：%400短叶片G55、G56；其余G54（G54中C轴-9）3.2.3刀具的选择：T01-20玉米刀-HO1（H11、H12、H01）,T02-R4.5*4-H02（H13、H14、H16、H02）。T01： H11出气边流道毛刀1H12短叶片进气边第1层。H01短叶片进气边第2层。T02 H16出气边流道毛刀800、H20进气边流道H13叶片第1层、H14叶片第2层、H02叶片第3层和叶片光刀叶片3.3VTR454导轮加工程序设计%1234G40G17G90G0Z-10G90G64G0G54G0X-300.Y-38.M29G04P4A90G04P4M28G04P4M27G04P4C0G04P4G43Z250.H12;短叶片进气边1#153=18M98P100L20G43Z250.H01;短叶片进气边2#153=18M98P900L10G0Z250G43Z250.H20;进气边流道#153=18M98P100L20G0Z250G43Z250.H15;出气边流道毛刀1#153=18M98P200L20G43Z250.H01;出气边流道毛刀2#153=18M98P200L20G0Z250T02M06S800M03 F80G43Z250 H16;出气边流道毛刀800M98P800L2G0Z250T02M06S800M03G43Z250.#153=0#170=4M98P300L2G0Z250#153=18#170=7M98P400L2G0Z250T02M06S800M03G43Z250.#153=0#170=2M98P300L2G0Z250#153=18#170=6.5M98P400L2G0Z250G43Z250.#153=0#170=1M98P300L2G0Z250#153=18#170=6M98P400L2G0Z250G43Z250.#153=0#170=0M98P300L2G0Z250#153=18#170=6M98P400L2G0Z250S800M03G43Z250.#153=0M98P500L2F40H13;叶片第1层；长叶初始角；长叶片厚度放量；短叶初始角；短叶片厚度放量F60H14;叶片第2层；长叶初始角；长叶片厚度放量；短叶初始角；短叶片厚度放量H02;叶片第3层；长叶初始角；长叶片厚度放量；短叶初始角；短叶片厚度放量H02;叶片光刀；长叶初始角；长叶片厚度放量；短叶初始角；短叶片厚度放量F100H02;流道；初始角M30%100.#153二#153+36.M99%200#153二#153+18.M99%300#153二#153+36.M99%400#153二#153+36.M99%500#153二#153+18#153二#153+18M99%800#153=#153+18M99%900M993.4454压轮的加工程序设计思路3.4.1加工流程：3.4.1加工流程：粗铣流道T1粗铣叶片T2精铣叶片T2精铣流道T3①20玉米刀开毛刀R5*5R5*5R8*5120毛刀（Z向深度28mm）。210（单边放量1mm）。220叶片。300流道。3.4.2坐标系：1234-G54、110\%120-G54、210\%220-G54,300-G543.4.3刀具：TOC\o"1-5"\h\z毛刀玉米刀 H01；叶片T2R5*5 H02；流道R8*5 H03。3・5UGNX4・0的压轮造型进行造型时我们没有必要将所有的叶片全部造出来，我们只要造出内可，其余运用多轴的优点进子午线所在的基面及两片叶片即行c轴旋转或进行坐标系旋转完成其它部分的加工。水平Jfi动光标以姿z轴解转視團TOPWORK撤消⑪3称>水平Jfi动光标以姿z轴解转視團TOPWORK撤消⑪3称>“涉N□++部若一E--..E1-- E--E--..E1--图9如图10蓝色样条曲线为毛刀走刀轨迹，其可通过AUTOCAD制图完成，再通过UG的投影功能投影到基面上。图10如图11蓝色样条曲线为流道的走刀轨迹。其也是可以通过AUTOCAD制图完成，再通过UG的投影功能投影到基面上。图113・6454压轮加工程序设计详见附录B3・7本章小结通过以上VTR454-VG11叶轮的加工程序编制，可以看出叶轮的加工工序步骤顺序严密，刀具选用讲究合理，因为刀具的锥度决定叶片的锥度，同时要注意切削量的安排，一步步分层铣，精加工余量的合理选择且要求分布均匀，这些决定着叶片及流道的表面质量。值的一提的是叶片与流道铣削选用的刀具R角不一定相同，产品最终要求流道的波峰与波谷分别等高，这就要求我们在编程时充分计算，该抬高的抬高刀具。叶轮的种类很多，这里讲述的只是叶轮中比较经典的型号VTR系列中的一种，但足以说明叶轮的制造工艺与加工程序编制原理也只是说明。其它型号的叶轮加工方法相似，变化很小，实际加工中只要注意变通，问题便可解决。第四章结论与探究4・1科学设计使大型叶轮在四坐标