曲面葉片的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)及CAM編程仿真含NX三維及CAD圖,曲面,葉片,數(shù)控,加工,工藝,設(shè)計(jì),cam,編程,仿真,nx,三維,cad 典型汽車(chē)零部件的CAM編程（曲面） 摘要 隨著現(xiàn)代汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)汽車(chē)零件制造領(lǐng)域的要求也越來(lái)越高，特別是在復(fù)雜零件的曲面這一塊，而計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，給傳統(tǒng)的制造業(yè)帶來(lái)了巨大的變革，CAD/CAM技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)來(lái)幫助人們完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造的新技術(shù)，是在零件生產(chǎn)中綜合應(yīng)用的新飛躍。本文的主要目的就是通過(guò)使用現(xiàn)代主流CAD/CAM軟件對(duì)典型的汽車(chē)零部件——葉輪，解決曲面造型的難題和編程困難。工藝分析之后選擇合適的加工方式，計(jì)算出合適的加工參數(shù)等等，最終對(duì)其編程。反復(fù)仿真對(duì)比得出最好的工藝路線(xiàn)之后輸出NC程序，并在最后提出一些加工程序的輸出時(shí)的注意事項(xiàng)。通過(guò)這樣的方式，能使汽車(chē)水泵葉輪使用壽命更持久，相比塑料的葉輪在各方面的性能也更優(yōu)越。 關(guān)鍵詞：CAD/CAM技術(shù)；數(shù)控仿真加工；曲面；汽車(chē)零部件  CAM programming for typical automotive components (surface) ABSTRACT With the development of the modern automobile industry, the auto parts manufacturing industry are increasingly high requirements, especially in parts of the complex curved surface of this block, and the rapid development of computer technology, has brought great changes to the traditional manufacturing industry, the CAD/CAM technology is the use of new technology to the computer to help people complete the design and manufacturing the product,which is a new leap in the comprehensive application of parts in production. The main purpose of this paper is based on the typical automobile parts -- impeller using modern mainstream CAD/CAM software, to solve the problem of difficult surface modeling and programming. Process analysis after selecting the suitable processing method, calculate the appropriate processing parameters and so on, ultimately its programming. After repeated simulation comparing process the best output NC program, and puts forward some processing program output matters needing attention. In this way, it can make the automobile pump impeller service life longer, compared to the performance of plastic impeller ，it is superior in all aspects. Keywords: CAD / CAM technology; CNC machining simulation; surface; Auto Parts 目錄 一、緒論 1 1.1曲面造型技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 1 1.2曲面加工設(shè)備的發(fā)展和現(xiàn)狀 2 1.3 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展 3 1.4課題的研究?jī)?nèi)容 4 1.5課題研究的意義 5 1.6國(guó)內(nèi)外葉輪數(shù)控加工研究現(xiàn)狀 5 二、葉輪曲面編程工藝分析 7 2.1葉輪的主要分類(lèi) 7 2.2 葉輪的葉片分類(lèi) 9 2.3葉輪工作原理 9 2.4零件圖工藝分析 10 2.5加工工藝分析 11 2.6工藝卡片 12 三、葉輪的三維CAD構(gòu)建要素確定 15 3.1 UG軟件介紹 15 3.2葉輪實(shí)體圖 16 3.3葉輪的建模 16 3.4小結(jié) 20 四、葉輪的數(shù)控加工編程及仿真驗(yàn)證 21 4.1 UG的CAM模塊 21 4.2零件的材料對(duì)加工參數(shù)的確定 21 4.3 UG/CAM加工仿真 22 4.3.1初始化加工環(huán)境 22 4.3.2創(chuàng)建程序節(jié)點(diǎn) 22 4.3.3創(chuàng)建加工幾何體 24 4.3.4創(chuàng)建加工操作 25 4.5小結(jié) 33 五、程序輸出的要點(diǎn) 34 5.1后置處理 34 5.2各工序的加工程序 35 5.3程序檢查和添加注釋信息 38 5.4輸出NC程序和工藝文件夾 38 5.4本章小結(jié) 39 結(jié)論 40 致謝 41 參考文獻(xiàn) 42 36 一、緒論 隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，新的技術(shù)革命不斷取得進(jìn)展和突破，技術(shù)的飛躍發(fā)展己經(jīng)成為推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要因素。為了保持和加強(qiáng)產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期、生產(chǎn)周期越來(lái)越短，促使工業(yè)產(chǎn)品越來(lái)越向多品種、小批量、高質(zhì)量、低成本的方向發(fā)展，具有復(fù)雜曲 面的產(chǎn)品越來(lái)越多，廣泛應(yīng)用于模具、工具、能源、交通、航空航天、航海等領(lǐng)域。 復(fù)雜曲面的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在：許多邊緣學(xué)科、高科技產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品涉及的曲面造型有很高的精度要求，以達(dá)到某些數(shù)學(xué)特征的高精度為目的；現(xiàn)代社會(huì)中，人們?cè)谧⒅禺a(chǎn)品功能的同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品的外觀造型提出了越來(lái)越高的要求，以追求美學(xué)效果或功能要求為目的。因此，進(jìn)一步提高復(fù)雜曲面的設(shè)計(jì)和加工水平成了國(guó)內(nèi)外競(jìng)相研究的焦點(diǎn)。 近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)有效地應(yīng)用于曲面加工中，特別是多軸數(shù)控加工技術(shù)在復(fù)雜曲面加工中的廣泛應(yīng)用，復(fù)雜曲面加工技術(shù)有了突破性發(fā)展，出現(xiàn)了激光開(kāi)槽、快速原型制造和快速工裝等新加工方法。 我國(guó)在復(fù)雜曲面的加工技術(shù)方面取得了不少成果。但是，與世界先進(jìn)水平相比還有較大的差距。 1.1曲面造型技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 曲面造型技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)(Computer graphics, CG)中最為活躍、同時(shí)也是最為關(guān)鍵的學(xué)科分支之一，它隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展而不斷完善，漸趨成熟。它主要研究在計(jì)算機(jī)圖像系統(tǒng)的環(huán)境下對(duì)曲面的表示、設(shè)計(jì)、顯示和分析，肇源于飛機(jī)、船舶的外形放樣工藝，由Coons、Bézier等于20世紀(jì)60年代奠定理論基礎(chǔ)。經(jīng)幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在它已經(jīng)形成了以Bézier和B樣條方法為代表的參數(shù)化特征設(shè)計(jì)和隱式代數(shù)曲面表示方法為主體，以插值、擬合、逼近這三種手段為骨架的幾何理論體系。非有理與有理曲線(xiàn)曲面形式和非有理的B樣條曲線(xiàn)曲面形式都被統(tǒng)一在NURBS形式之中。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1991年頒布了關(guān)于工業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的STEP國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，將NURBS方法作為定義工業(yè)產(chǎn)品幾何形狀的唯一數(shù)學(xué)描述方法，從而使NURBS方法成為曲面造型技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)中最重要的基礎(chǔ)。 我國(guó)學(xué)者在曲面造型技術(shù)方面取得了顯著的成績(jī)，如復(fù)旦大學(xué)對(duì)參數(shù)曲線(xiàn)分類(lèi)及形狀控制和多元散亂資料逼近擬合的研究，中國(guó)科技大學(xué)對(duì)Bézier曲面凸性條件和隱式曲面算法的研究，浙江大學(xué)對(duì)曲面幾何連續(xù)拼接理論和曲面幾何逼近方法的研究，這些學(xué)術(shù)成就已在國(guó)際計(jì)算機(jī)圖形界占有重要的一席之地。 從研究領(lǐng)域來(lái)看，曲面造型技術(shù)已從傳統(tǒng)的曲面表示、曲面求交和曲面拼接，擴(kuò)充到曲面變形、曲面重建、曲面簡(jiǎn)化、曲面轉(zhuǎn)換和曲面等距性。此外，隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和需要，其他學(xué)科的技術(shù)方法被引進(jìn)到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中來(lái)，形成一種融合 的趨勢(shì)，出現(xiàn)了許多新造型方法的研究：如基于物理模型優(yōu)化的曲面造型方法、基于力密度方法的曲線(xiàn)曲面的造型方法、基于偏微分方程的曲面造型方法、小波曲線(xiàn)曲面的造型方法、流曲線(xiàn)曲面造型方法、基于移動(dòng)最小二乘近似的曲面造型方法等 1.2曲面加工設(shè)備的發(fā)展和現(xiàn)狀 近年來(lái)，復(fù)雜曲面零件的加工技術(shù)由于多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心的應(yīng)用得到了突破。國(guó)外多軸數(shù)控切削技術(shù)發(fā)展很快，CNC機(jī)床已經(jīng)從三軸發(fā)展到十軸。日本研制的五面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實(shí)現(xiàn)4個(gè)垂直平面、任意角度的傾斜面和倒錐孔的加工。德國(guó)德馬吉公司生產(chǎn)的DMUVoution系列加工中心可由CNC系統(tǒng)控制、CAD/CAM直接或間接控制，在一次裝夾下完成五面加工。還有一些專(zhuān)門(mén)為特定的復(fù)雜零件定制的專(zhuān)用CAD/CAM系統(tǒng)，如針對(duì)葉輪加工的五坐標(biāo)加工系統(tǒng)MAX-AB(端銑加工)和MAX-5(直紋面?zhèn)茹娂庸?，專(zhuān)門(mén)用于葉輪類(lèi)零件側(cè)銑加工的FLAMINGO，用于螺旋槳CAD/CAM的VX，專(zhuān)門(mén)用于加工模擬的VERICUT等。 此外，在多軸磨削機(jī)床中，瑞士開(kāi)發(fā)了六軸控制的、砂輪可曲面法向跟蹤進(jìn)行磨削的高精度磨床，提高了效率，避免了接刀誤差，大大提高了曲面加工的質(zhì)量。德國(guó)研究開(kāi)發(fā)的外圓磨床，快速點(diǎn)磨的同時(shí)利用與車(chē)削一樣的兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的表面磨削，生產(chǎn)效率大幅提高。另外，隨著數(shù)字化光電技術(shù)的高速發(fā)展，精密多軸曲面磨床的技術(shù)性能得到改善。瑞士的羅諾曼迪克有限公司研究開(kāi)發(fā)的高精度NC600Xplus六軸工具磨削中心配裝了光學(xué)裝夾，每個(gè)磨削砂輪的位置在機(jī)床上都可以在線(xiàn)測(cè)量。 近年來(lái)，我國(guó)在多軸數(shù)控機(jī)床的研制方面也取得了很大的發(fā)展。沈陽(yáng)機(jī)床廠研制生產(chǎn)的GMB25505x龍門(mén)式五軸鏜銑加工中心應(yīng)用于大型葉輪等復(fù)雜曲面高速、精密加工。濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司研制生產(chǎn)的XKV2740型五軸聯(lián)動(dòng)定梁龍門(mén)(雙龍門(mén))移動(dòng)數(shù)控鏜銑床，可以完成對(duì)多種葉片、螺旋槳、金屬模具等大型復(fù)雜曲面的精密加工。北京機(jī)電院與東方汽輪機(jī)廠聯(lián)合開(kāi)發(fā)了五軸聯(lián)動(dòng)大型葉片加工中心，可一次裝夾完成60 MW汽輪機(jī)首末級(jí)葉片的加工。西北工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)出與國(guó)際領(lǐng)先的MAX-SI軟件功能相當(dāng)?shù)恼w葉盤(pán)數(shù)控加工專(zhuān)用系統(tǒng)。齊齊哈爾二機(jī)床廠、清華大學(xué)和哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司聯(lián)合研制了新型龍門(mén)式五軸 聯(lián)動(dòng)混合機(jī)床，實(shí)現(xiàn)了三維立體曲面的高速切削，成功加工出三峽工程左岸水輪發(fā)電機(jī)組特大型水泵葉片。杭州機(jī)床集團(tuán)有限公司研制出MKL7150×16/2七軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控強(qiáng)力成形磨床，實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)葉片圓弧葉冠的凸凹圓弧面高效率、高精度、高質(zhì)量的磨削加工。 1.3 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CAD／CAM技術(shù)也逐漸發(fā)展起來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)的雖然發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展的速度很快?，F(xiàn)在它已經(jīng)成為制造業(yè)的核心技術(shù)，被認(rèn)為是制造業(yè)生產(chǎn)力和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。CAD／CAM系統(tǒng)在發(fā)展過(guò)程中，針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域、技術(shù)環(huán)境和用戶(hù)需求，表現(xiàn)出不同的構(gòu)造模式和發(fā)展水平。CAD和CAM兩項(xiàng)技術(shù)雖然一同誕生，但在很長(zhǎng)時(shí)間里卻是按照各自軌跡發(fā)展來(lái)的。 進(jìn)入70年代，CAD、CAM開(kāi)始走上一起發(fā)展的道路。由于CAD與CAM的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，所以在CAD／CAM技術(shù)的發(fā)展初期，主要工作是數(shù)據(jù)接口的開(kāi)發(fā)，溝通CAD和CAM之間的信息流。不同的系統(tǒng)都有自己的數(shù)據(jù)格式，都要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的接口，不利于CAD／CAM系統(tǒng)向集成化的方向發(fā)展。在這種背景下，GE公司和美國(guó)波音公司于1980年制定了數(shù)據(jù)交換規(guī)范IGES(1nitial Graphics Exchange Specifications)。后來(lái)這一規(guī)范被認(rèn)可為美國(guó)ANSI標(biāo)準(zhǔn)。IGES規(guī)定了統(tǒng)一的中性文件格式，不同的CAD、CAM系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換可通過(guò)此中性文件進(jìn)行，從而形成一個(gè)完整的CAD／CAM系統(tǒng)。通過(guò)適當(dāng)?shù)拿浇閷⒉煌南到y(tǒng)集成到一起，這就給CAD／CAM集成化提供了一種很好的想法，在這種思想指導(dǎo)下許多商品化CAD／CAM或CAD／CAM／CAE系統(tǒng)從而被開(kāi)發(fā)的。從本質(zhì)上講，這是系統(tǒng)的一種集成，即將不同的系統(tǒng)集成到一起。 隨著對(duì)CAD／CAM研究的深入，實(shí)際生產(chǎn)對(duì)CAD／CAM要求的不斷提升，人們又提出用統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，能夠同時(shí)支持CAD和CAM的信息表達(dá)，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)之初，就將CAD／CAM視為一個(gè)整體，真正意義上實(shí)現(xiàn)集成化CAD／CAM，使CAD／CAM進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。產(chǎn)品模型統(tǒng)一的建立，一方面為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高度集成提供了有效的手段，另一方面，也為CAD／CAM系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)提供了可能。目前，各大商品化軟件紛紛向此方向靠攏。例如SDRC公司的I-DEAS Master serial版，在Master Model的統(tǒng)一支持下，實(shí)現(xiàn)了集成化CAD／CAM，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)并行工程。 80年代，一大批工程化的CAD／CAM商品化軟件系統(tǒng)出現(xiàn)了，其中較著名的有CATIA，CADAM， I-DEAS，UG-Ⅱ，ACIS，Pro／ENGINEER等，并應(yīng)用到機(jī)械、汽車(chē)、造船、航空航天等領(lǐng)域。 進(jìn)入90年代后，CAD／CAM系統(tǒng)的集成度不斷提高，特征造型技術(shù)的成熟應(yīng)用，為從根本上解決由CAD到CAM的數(shù)據(jù)流無(wú)縫傳遞奠定了基礎(chǔ)，讓 CAD／CAM達(dá)到了真正意義上的集成，從而發(fā)揮出最高的效益。 1.4課題的研究?jī)?nèi)容 1. 學(xué)習(xí)數(shù)控加工技術(shù)，了解數(shù)控加工的技術(shù)特點(diǎn)，分析典型汽車(chē)零件的特點(diǎn) 2. 學(xué)習(xí)UG?或Mastercam軟件，掌握計(jì)算機(jī)編程技巧? 3. 依據(jù)典型汽車(chē)零件的技術(shù)要求及加工要求制定加工方案（重點(diǎn)在自動(dòng)加工參數(shù)、刀路路線(xiàn)選擇等方面）； 4.??實(shí)現(xiàn)UG或Mastercam環(huán)境下的建立典型零件的三維建模和數(shù)控加工動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)仿真。 5.??編寫(xiě)加工程序，對(duì)比加工參數(shù)設(shè)定重要性及選擇性，并對(duì)加工效果及加工方案進(jìn)行分析及評(píng)價(jià) 1.5課題研究的意義 對(duì)制造業(yè)來(lái)說(shuō)，CAD/CAM是提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)品質(zhì)和制造品質(zhì)、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本的強(qiáng)有力手段，已成為企業(yè)贏得市場(chǎng)的制勝法寶。因此，研究我國(guó)機(jī)械行業(yè)CAD/CAM技術(shù)，對(duì)加快我國(guó)機(jī)械行業(yè)CAD/CAM技術(shù)推廣應(yīng)用步伐，提高我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力具有深遠(yuǎn)的意義。 1.6國(guó)內(nèi)外葉輪數(shù)控加工研究現(xiàn)狀 在七十年代初，我國(guó)的幾家大型企業(yè)就開(kāi)始著手將數(shù)控機(jī)床用于葉輪的加工上。目前，我國(guó)已有許許多多的廠家開(kāi)始采用鍛造毛坯后，用多坐標(biāo)NC加工成型的方法加工葉輪，在國(guó)防工業(yè)中尤為突出，如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子、風(fēng)扇，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪等?，F(xiàn)在都已采用多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床加工。國(guó)內(nèi)所用的機(jī)床很多都是引進(jìn)的具有國(guó)際先進(jìn)水平的四、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。 ? 由于葉輪的曲面形狀的多樣性，加工葉輪常使用兩種方法。第一類(lèi)就是點(diǎn)銑法，即用球頭刀按葉片的流線(xiàn)方向逐行走刀，逐漸加工出所需要的葉片曲面。在自由曲面型葉片上普遍采用這種方法，在小部分直母線(xiàn)型的葉片上也采用。我國(guó)航天用的風(fēng)扇、轉(zhuǎn)子都采用這種方法。????? 當(dāng)然很多工廠沒(méi)有采用通用軟件，只對(duì)某一葉輪編制了專(zhuān)用程序，缺點(diǎn)就是使用面窄，使用性能也相對(duì)較差。????? 國(guó)際上大部分工廠與我國(guó)的情況類(lèi)似，也使用通用軟件來(lái)編制葉輪數(shù)控加工程序。但一些先進(jìn)的多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠商(如STARRAG）及專(zhuān)業(yè)的葉輪加工工廠（如美國(guó)的NREC）都推出了數(shù)控加工軟件包專(zhuān)用于葉輪,不采用通用的CAD/CAM軟件，這是因?yàn)檫@些軟件的生產(chǎn)廠商在葉輪加工和數(shù)控編程方面都有多年的的經(jīng)驗(yàn)，軟件中針對(duì)不同的葉輪設(shè)計(jì)了不同的刀具路徑模板。對(duì)于葉輪在加工中的干涉問(wèn)題上，也有了充分的考慮。而通用軟件是不具備這些解決問(wèn)題的能力的。另外，這些軟件的集成性非常好，可以和工藝設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)結(jié)果直接相連。作為專(zhuān)用的軟件，界面簡(jiǎn)潔、重點(diǎn)突出，有利于設(shè)計(jì)人員掌握。盡管這些程序編程性能非常優(yōu)良，但所包含的工藝信息很少。一般只能提供刀具的尺寸表、進(jìn)給率表、轉(zhuǎn)速表等，而缺乏推薦的切削刀具和切削量，沒(méi)有指南如何減少加工變形。 我國(guó)在葉輪的數(shù)控加工的編程軟件的技術(shù)還很落后，國(guó)內(nèi)少數(shù)工廠已經(jīng)認(rèn)識(shí)到專(zhuān)用軟件的優(yōu)越性，想要引進(jìn)。但由于國(guó)外索價(jià)昂貴只能望塵莫及，所以開(kāi)發(fā)中國(guó)產(chǎn)權(quán)的葉輪數(shù)控加工軟件已迫在眉睫。 二、葉輪曲面編程工藝分析 葉輪是離心泵的主要部件，用鑄鐵制成。葉輪上的葉片又起主要作用，葉輪的形狀和尺寸與水泵性能有密切關(guān)系。葉輪一般可分為單吸式和雙吸式兩種，單吸式葉輪為單邊吸水，小流量水泵葉輪多為此種型式。雙吸式葉輪為兩邊吸水，大流量水泵葉輪均采用雙吸式葉輪。 2.1葉輪的主要分類(lèi) 離心泵葉輪主要有以下4種形式： 1.閉式 由葉片與前、后蓋板組成。閉式葉輪的效率較高，制造難度較大，在離心泵中應(yīng)用最多。適于輸送清水,溶液等黏度較小的不含顆粒的清潔液體。如圖2-1。 圖2-1 閉式葉輪 圖2-2半開(kāi)式葉輪 2.前半開(kāi)式 由后蓋板與葉片組成，此結(jié)構(gòu)葉輪效率較低，為提高效率需配用可調(diào)間隙的密封環(huán)，如圖2-2。 3.后半開(kāi)式 由前蓋板與葉片組成，由于可應(yīng)用與閉式葉輪相同的密封環(huán)，效率與閉式葉輪基本相同，且葉片除輸送液體外，還具有(背葉片或副葉輪的)密封作用。 半開(kāi)式葉輪適于輸送含有固體顆粒、纖維等懸浮物的液體。半開(kāi)式葉輪制造難度較小，成本較低，且適應(yīng)性強(qiáng)，在煉油化工用離心泵中應(yīng)用逐漸增多，并用于輸送清水和近似清水的液體。 4.開(kāi)式 只有葉片及葉片加強(qiáng)筋，無(wú)前后蓋板的葉輪（開(kāi)式葉輪葉片數(shù)較少2-5 片 )。葉輪效率低,應(yīng)用較少，主要用于輸送黏度較高的液體，以及漿狀液體。 圖2-3開(kāi)式葉輪 圖2-4 雙吸葉輪 5.雙吸葉輪 具有揚(yáng)程高、流量大等特點(diǎn)，由兩個(gè)背靠背的葉輪組合而成，從葉輪流出的水流匯入一個(gè)蝸殼中，它相當(dāng)于兩個(gè)相同直徑的單吸葉輪同時(shí)工作，在同樣的葉輪外徑下流量可增大一倍；葉輪結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，沒(méi)有軸向力，運(yùn)行較平穩(wěn)。 圖為葉輪的區(qū)分 圖2-5葉輪的分類(lèi)圖 2.2 葉輪的葉片分類(lèi) 葉輪的葉片有兩種形狀： 1、單曲率葉片，也稱(chēng)圓柱形葉片，這種葉片的表面是單向彎曲的，因圓柱表面是單向彎曲的面，所以稱(chēng)為圓柱形葉片。如圖2-6。 圖2-6 單曲率葉片 圖2-7雙曲率葉片 2、雙曲率葉片，葉片表面是雙向彎曲的面，即空間曲面，又稱(chēng)扭曲葉片。如圖2-7。 2.3葉輪工作原理 1.葉輪被泵軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，對(duì)位于葉片間的流體做功，流體受離心力的作用，由葉輪中心被拋向外圍； 2.泵殼匯集從各葉片間被拋出的液體，這些液體在殼內(nèi)順著蝸殼形通道逐漸擴(kuò)大的方向流動(dòng)，使流體的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓強(qiáng)能，以減小輸送過(guò)程中的能量損失； 3.葉輪高速旋轉(zhuǎn)，迫使葉輪中心的液體以很高的速度被拋開(kāi)，從而在葉輪中心形成低壓，低位槽中的液體因此被源源不斷地吸上。 圖2-8葉輪工作原理圖 2.4零件圖工藝分析 葉輪零件圖如圖2-9所示，模型三維圖如圖4.1.2所示。該葉輪的毛坯是個(gè)鋁制圓柱，尺寸為φ282mm×50mm，其底面已經(jīng)加工好了，可以作為本次加工的安裝面，其中需要加工的型面包括：底盤(pán)面、葉片側(cè)面、圓角、中間的孔。 圖2-9 葉輪二維圖 圖2-10 葉輪三維圖 2.5加工工藝分析 加工工藝分析包括工藝路線(xiàn)的制定、加工方法的選擇和加工順序的安排、（結(jié)合UG?CAM功能）加工模板的選用和相應(yīng)加工操作中切削工藝參數(shù)的選用。根據(jù)先粗后精、先面后孔等工藝劃分原則，確定好工件的裝夾方式后，針對(duì)加工型面的特點(diǎn)來(lái)選用合理的加工模板操作。具體分析如下 1）從毛坯到成品，顯然加工余量很大，結(jié)合UG?CAM?功能，可以采用型腔銑來(lái)去除大部分余量，本零件為HT250，結(jié)合機(jī)床的剛性情況，合理選用好開(kāi)粗刀具和切削用量（每次切深量）。一般情況下，采用平底立銑刀開(kāi)粗后，再選用帶有圓角的銑刀來(lái)進(jìn)行二次開(kāi)粗，來(lái)保證后面余量均勻。? 2）由于20mm圓角是曲面，一般選用小直徑的球頭刀具來(lái)精加工，主軸轉(zhuǎn)速必須高，刀具進(jìn)給速度必須大，否則對(duì)加工效率有很大影響。為了提高曲面加工質(zhì)量，除了設(shè)置較小的步距寬度或者較小的波峰高度值進(jìn)行控制外，還必須保證精加工之前加工余量的均勻性。? 3）鑒于葉片面是直壁面，可以采用等高輪廓銑進(jìn)行精加工來(lái)保證表面質(zhì)量。? 4）底面可以選用平面銑中的精銑底面操作類(lèi)型，以保證最終表面粗糙度。? 5）細(xì)節(jié)特征，比如葉片底面倒角這種加工余量小的加工，可以單獨(dú)安排一刀切下，來(lái)提高效率。還有一些細(xì)節(jié)特征，比如直閉面的倒圓角，已經(jīng)在等高輪廓銑中順帶加工好了，不必單獨(dú)設(shè)置工序操作來(lái)加工，若效果不好，則再加一道曲面清根操作。? 6）選用切削用量時(shí)，除了參考上面的加工類(lèi)型、加工要求以外，還要考慮所用設(shè)備的剛性和用刀具自身的切削性能。? 7）加工方法的選用問(wèn)題，主要根據(jù)待加工工件的材料來(lái)確定，本零件默認(rèn)UG?CAM中的加工方法設(shè)置，即粗加工余量為1mm、精加工為0.25mm。 2.6工藝卡片 切削參數(shù)的選擇對(duì)加工質(zhì)量、加工效率以及刀具耐用度有著直接的影響。在CAM軟件中與切削相關(guān)的參數(shù)主要有主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具切入時(shí)的進(jìn)給速率、步距寬度和切削深度等。 (1)主軸轉(zhuǎn)速---主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度來(lái)進(jìn)行計(jì)算， 其計(jì)算公式為：n=1000 V／ π*d，式中d為刀具直徑(mm)，V為切削速度(m／min)。切削速度的選擇與刀具的耐用度密切相關(guān)，當(dāng)工件材料、刀具材料和結(jié)構(gòu)確定后，切削速度就成為影響刀具耐用度的最主要因素，過(guò)低或過(guò)高的切削速度都會(huì)使刀具耐用度急劇下降。精加工時(shí)，應(yīng)盡量避免中途換刀，以得到較高的加工質(zhì)量，因此應(yīng)結(jié)合刀具耐用度認(rèn)真選擇切削速度。 (2)進(jìn)給速度Vf---進(jìn)給速度指單位時(shí)間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移，單位mm/mim。它與銑刀的轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)Z及每齒進(jìn)給量fz(單位mm/z)有關(guān)。 進(jìn)給速度的計(jì)算公式為：Vf=fz*Z*n 每齒進(jìn)給量的選取取決于工件材料的力學(xué)性能、刀具材料和銑刀結(jié)構(gòu)。工件的硬度和強(qiáng)度越高，每齒進(jìn)給量越小；硬質(zhì)合金銑刀比同類(lèi)高速鋼銑刀每齒進(jìn)給量要高；當(dāng)加工精度和表面粗糙度要求較高時(shí)，應(yīng)選擇較低的進(jìn)給量；刀具切入進(jìn)給速度應(yīng)小于正常切削進(jìn)給速度。 根據(jù)表2.6.1和表2.6.2計(jì)算出所需的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度 表2-1硬質(zhì)合金切削粗加工 表2-2 各種常用工件材料的吸血速度推薦范圍 表2-3工藝卡片 工序號(hào) 工序內(nèi)容 刀具 刀具規(guī)格mm 主軸轉(zhuǎn)速/(r/min) 進(jìn)給速度/(mm/min) 1 粗銑底面，高度達(dá)到50mm 立銑刀 D16 1800 750 2 一次開(kāi)粗 立銑刀 D16 1800 750 3 二次開(kāi)粗 立銑刀 D8R2 2300 750 4 精銑20mm圓角 球頭立銑刀 D2 6000 300 5 精銑底板面 立銑刀 D4R2 5000 350 6 精銑葉片側(cè)面 立銑刀 D4R2 5000 350 7 鉆孔 鉆頭 φ30 600 150 8 去毛刺 三、葉輪的三維CAD構(gòu)建要素確定 在此次的建模過(guò)程中，我將使用UG這款軟件。因?yàn)閁G相比其他軟件，在復(fù)雜的零件的建模過(guò)程中，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易，特別是在曲面建模方面，其曲面構(gòu)造工具比較豐富。在CAM方面的功能也非常強(qiáng)大，它能自動(dòng)進(jìn)行數(shù)控編程，但是數(shù)控編程之前的加工工藝的分析和規(guī)劃必須由用戶(hù)自行完成。 3.1 UG軟件介紹 CAD模塊 1．實(shí)體建模 實(shí)體建模是集成了基于約束的顯性幾何建模和特征建模兩種方法，提供符合建模的方式，讓用戶(hù)能夠方容易地建立二維和三維線(xiàn)框模型、實(shí)體掃描和旋轉(zhuǎn)、布爾運(yùn)算及其表達(dá)式。實(shí)體建模是自由形狀建模和特征建模的必要基礎(chǔ)。 2．特征建模 UG的特征建模模塊，提供了對(duì)編輯和建立標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)特征的支持，常用的特征建模方法包括圓柱、圓錐、球、圓臺(tái)、凸墊及孔、鍵槽、腔體、倒圓角、倒角等。為了基于尺寸和位置的尺寸驅(qū)動(dòng)編輯、參數(shù)化定義特征，特征可以相對(duì)于任何其他特征或?qū)ο蠖ㄎ?，也可以被引用?fù)制，以建立特征的相關(guān)集。 3．自由形狀建模 UG自由形狀建模擁有設(shè)計(jì)高級(jí)的自由形狀外形、支持復(fù)雜曲面和實(shí)體模型的創(chuàng)建。它是實(shí)體建模和曲面建模技術(shù)功能的合并，包括沿曲線(xiàn)的掃描，用一般二次曲線(xiàn)創(chuàng)建二次曲面體，在兩個(gè)或更多的實(shí)體間用橋接的方法建立光滑曲面。還可以采用逆向工程，通過(guò)曲線(xiàn)/點(diǎn)網(wǎng)格定義曲面，通過(guò)點(diǎn)擬合建立模型。還可以通過(guò)修改曲線(xiàn)參數(shù)，或通過(guò)引入數(shù)學(xué)方程控制、編輯模型。 4．工程制圖 UG工程制圖模塊是以實(shí)體模型自動(dòng)生成平面工程圖，也可以利用曲線(xiàn)功能繪制平面工程圖。在模型改變時(shí)，工程圖將被自動(dòng)更新。制圖模塊提供自動(dòng)的視圖布局（包括基本視圖、剖視圖、向視圖和細(xì)節(jié)視圖等），可以自動(dòng)、手動(dòng)尺寸標(biāo)注，自動(dòng)繪制剖面線(xiàn)、形位公差和表面粗糙度標(biāo)注等。利用裝配模塊創(chuàng)建的裝配信息可以方便地建立裝配圖，包括快速地建立裝配圖剖視、爆炸圖等 5．裝配建模 UG裝配建模只是用于產(chǎn)品的模擬裝配，支持“由頂向下”和“由底向上”的裝配方法。裝配建模的主模型可以在總裝配的上下文中設(shè)計(jì)和編輯，組件以邏輯對(duì)齊、貼合和偏移等方式被靈活地配對(duì)或定位，改進(jìn)了性能和減少存儲(chǔ)的需求。參數(shù)化的裝配建模提供為描述組件間配對(duì)關(guān)系和為規(guī)定共同創(chuàng)建的緊固件組和共享，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)并行工作。 3.2葉輪實(shí)體圖 圖3-1為某汽車(chē)葉輪實(shí)體圖 圖3-1 葉輪 3.3葉輪的建模 因?yàn)槠?chē)水泵的葉輪是單曲率半開(kāi)式葉輪，所以建模的過(guò)程也相對(duì)比較容易。 1. 選擇X—Y作為草圖面，為下面的CAM編程提供方便。畫(huà)圓并標(biāo)注直徑282mm，點(diǎn)擊，選擇圓，然后拉伸高20mm的底板 圖3-2 底板尺寸 圖3-3底板拉伸長(zhǎng)度 2.在剛拉伸的底板上建立草圖，畫(huà)50mm直徑的圓并拉伸20mm 圖3-4圓柱拉伸 3．20mm的邊倒圓（在邊倒圓之前先求和） 圖3-5 求和 圖3-6倒圓角 4. 畫(huà)長(zhǎng)49.8mm，寬11mm的長(zhǎng)方形，拉伸8mm，然后在工具欄選擇 插入→關(guān)聯(lián)復(fù)制→實(shí)例特征→圓形陣列→選擇剛拉伸的長(zhǎng)方體→數(shù)字里填6，角度填60（注：數(shù)字和角度相乘為360）。 圖3-7底板建立草圖 圖3-8矩形拉伸 圖3-9 陣列參數(shù)設(shè)置 圖3-10 陣列圖 5.在底板上建立草圖，然后選擇插入→曲線(xiàn)→藝術(shù)樣條→擬合葉輪的曲線(xiàn)，然后選擇偏置曲線(xiàn)，點(diǎn)擊剛擬合的曲線(xiàn)。（這樣的好處是不用重新擬合，也提供了方便）距離為11mm，點(diǎn)擊約束，使其和長(zhǎng)方體的邊相切，然后拉伸30mm，并進(jìn)行圓形陣列（陣列方式如上） 圖3-11藝術(shù)樣條參數(shù)設(shè)置 圖3-12 區(qū)域拉伸 圖3-13葉片陣列 6.求和并進(jìn)行邊倒圓 圖3-14葉片上邊倒圓 圖3-15葉片側(cè)壁邊倒圓 7.在中間的圓柱頂面上繪制草圖，畫(huà)30mm的圓，并拉伸求差 圖3-16孔的尺寸圖 圖3-17孔的拉伸 8.最后建立毛坯，拉伸50mm的圓柱。建立毛坯是為了CAM編程時(shí)提供方便，因?yàn)镃AM編程時(shí)提供的毛坯假如用自動(dòng)塊的話(huà)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)把零件包絡(luò)起來(lái)的長(zhǎng)方體，所以為了方便在原來(lái)基礎(chǔ)上建立一個(gè)較原來(lái)零件稍大一點(diǎn)的毛坯。 圖3-18 毛坯圖 3.4小結(jié) 至此葉輪的建模就完成了，相對(duì)于雙曲率葉片的葉輪建模簡(jiǎn)單了許多，不過(guò)葉輪的曲線(xiàn)是由曲線(xiàn)公式?jīng)Q定的，而曲線(xiàn)公式又相對(duì)復(fù)雜。因?yàn)椴皇潜驹O(shè)計(jì)的研究重點(diǎn)，所以在曲線(xiàn)那塊的建模只是測(cè)繪后大概擬合了一下，最后成型。最后的毛坯是在CAM編程的時(shí)候要用到。通過(guò)對(duì)葉輪的建模，可以讓我更好地了解葉輪，對(duì)下面的CAM編程也有一定的幫助。 四、葉輪的數(shù)控加工編程及仿真驗(yàn)證 4.1 UG的CAM模塊 UG/CAM模塊就是UG NX的計(jì)算機(jī)輔助制造模塊，該模塊提供了對(duì)NC加工的CLSFS建立與編輯，提供了包括銑、車(chē)、多軸銑、鈑金、線(xiàn)切割等加工方法的交互操作，還具有機(jī)床數(shù)據(jù)文件生成器和圖形后置處理的支持。同時(shí)又提供了制造資源管理系統(tǒng)、圖形刀軌編輯器、切削仿真、機(jī)床仿真等加工或輔助加工。 4.2零件的材料對(duì)加工參數(shù)的確定 表4-1 葉輪常用材料 由表可以看出，對(duì)于汽車(chē)的水泵的葉輪，其揚(yáng)程較小，所以我選擇的材料為HT250，其強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性良好。 4.3 UG/CAM加工仿真 4.3.1初始化加工環(huán)境? 1）選擇“開(kāi)始”?“加工”命令，進(jìn)入U(xiǎn)GCAM環(huán)境。由于該工件主模型是第一次進(jìn)入加工環(huán)境，系統(tǒng)將打開(kāi)“加工環(huán)境”對(duì)話(huà)框。? 2）在“加工環(huán)境”對(duì)話(huà)框中，在“CAM會(huì)話(huà)配置”列表框中選擇通用加工配制文件（cam_general），在“CAM設(shè)置”列表框中再選擇“mill_contour(固定軸輪廓銑)”，單擊“初始化”，即可完成初始化工作。 4.3.2創(chuàng)建程序節(jié)點(diǎn) 創(chuàng)建程序節(jié)點(diǎn)的步驟如下： 1）在工具條快捷圖標(biāo)中，單擊“創(chuàng)建程序”圖標(biāo)。 2）在該“創(chuàng)建程序”對(duì)話(huà)框中，默認(rèn)“父本組”的下拉列表框的“NC_PROGRAM”，默認(rèn)程序名稱(chēng)為“PROGRAM_1”，單擊“確定”按鈕，即完成本工件加工程序節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建。如圖4-1 圖4-1創(chuàng)建刀具節(jié)點(diǎn)? 創(chuàng)建刀具節(jié)點(diǎn)的步驟如下：? 1）在工具條快捷圖標(biāo)中，單擊“創(chuàng)建刀具”圖標(biāo)。? 2）打開(kāi)“創(chuàng)建刀具”對(duì)話(huà)框中，在“子類(lèi)型”區(qū)域中選擇“mill_contour”圖標(biāo)，在“位置?下在位置下拉列表框中默認(rèn)選擇“GENERIC_MACHINE”，在“名稱(chēng)”文本框中輸入創(chuàng)建的第一把刀具命名為“D16”，單擊“應(yīng)用”按鈕。在出現(xiàn)的對(duì)話(huà)框內(nèi)，輸入直徑為16mm平底立銑刀的相關(guān)尺寸參數(shù)、刀具補(bǔ)償號(hào)、刀具號(hào)等，單擊“確定”退出，創(chuàng)建了第一把刀具。 圖4-2創(chuàng)建刀具對(duì)話(huà)框 3) 按照同樣的方法，對(duì)照工藝卡片創(chuàng)建其他立銑刀或者球頭銑刀。? 4）在“創(chuàng)建刀具”對(duì)話(huà)框中，把“類(lèi)型”切換到“drill”圖標(biāo)，在其“子類(lèi)型”區(qū)域中選擇“SPOTDRILL_TOOL”圖標(biāo)，在“位置”下拉列表中默認(rèn)選擇“GENERIC_MACHINE”，在“名稱(chēng)”文本框中輸入創(chuàng)建第一把中心鉆名稱(chēng)，命名為“SPOTDRILLING”，單擊“應(yīng)用”按鈕。在出現(xiàn)的“鉆刀”對(duì)話(huà)框內(nèi)，輸入直徑為30mm和其他相關(guān)尺寸參數(shù)、刀具補(bǔ)償號(hào)、刀具號(hào)等，單擊“確定”退出，創(chuàng)建了第一把鉆頭。?? 創(chuàng)建好刀具后，可以切換到視圖窗口，在“機(jī)床（刀具）視圖”選項(xiàng)下，觀察和檢查創(chuàng)建好的各把刀具。 圖4-3機(jī)床（刀具）視圖選項(xiàng)卡 還可以在“創(chuàng)建刀具”對(duì)話(huà)框中，單擊“RetrieveTool”圖標(biāo)，在出現(xiàn)的“庫(kù)類(lèi)選擇”對(duì)話(huà)框中，依次從現(xiàn)有的刀具庫(kù)中選擇符合加工要求的刀具。如果在刀具庫(kù)中選擇不到相應(yīng)的刀具規(guī)格，可以在刀具庫(kù)中添加。 4.3.3創(chuàng)建加工幾何體 創(chuàng)建加工幾何體的操作有兩種途徑，一是從單擊工具條快捷圖標(biāo)“創(chuàng)建幾何體”進(jìn)入相應(yīng)的操作；二是從導(dǎo)航器窗口進(jìn)入，一般后一種的操作相對(duì)方便。? 1.建立加工坐標(biāo)系? 在操作導(dǎo)航器窗口中，單擊“幾何視圖”，在下面窗口找到“MCS_MILL”圖標(biāo)并雙擊，在出現(xiàn)的“MILL_ORINET”對(duì)話(huà)框下，單擊“MCS”選項(xiàng)下的“原點(diǎn)”圖標(biāo)，進(jìn)入“點(diǎn)構(gòu)造器”對(duì)話(huà)框，由于工作坐標(biāo)系在工件底部中間位置，所以在ZC的坐標(biāo)值填為50即可，單擊“確定”，返回到“MILL_ORINET”對(duì)話(huà)框，再次單擊“確定”，保證加工坐標(biāo)系原點(diǎn)在工件頂部的中間位置上，和工件安裝在工作臺(tái)上的對(duì)刀點(diǎn)一致。? 2.分別指定工件幾何體和毛坯幾何體? 1）單擊“MCS_MILL”節(jié)點(diǎn)前的加號(hào)，展開(kāi)“MCS_MILL”節(jié)點(diǎn)的子項(xiàng)，選擇節(jié)點(diǎn)“WORKPIECE”,雙擊“WORKPIECE”圖標(biāo)，出現(xiàn)“MILL_GEOM”對(duì)話(huà)框。? 2）在對(duì)話(huà)框的“幾何體”選項(xiàng)中單擊“部件”幾何圖標(biāo)，然后單擊“確定”按鈕，打開(kāi)“工件幾何體”對(duì)話(huà)框，在視圖窗口中選中工件主模型，然后單擊“確定”按鈕，即可完成工件幾何體的指定。點(diǎn)擊“顯示”進(jìn)行檢查。? 3）再次在“MCS_MILL”對(duì)話(huà)框，在“部件”選項(xiàng)中單擊幾何圖標(biāo)然后單擊“選擇按鈕”，打開(kāi)“毛坯幾何體”對(duì)話(huà)框。? 4）在視圖窗口中，選擇毛坯實(shí)模型，然后單擊“確定”按鈕，即可完成毛坯幾何體的指定，點(diǎn)擊“顯示”進(jìn)行毛坯檢查，單擊“確定”按鈕，即完成了葉輪模型加工的幾何體 圖4-4指定工件幾何體和毛坯體 圖4-5創(chuàng)建加工幾何體 5）讓工件主模型正常顯示在實(shí)體窗口中，而把毛坯模型隱藏掉。 4.3.4創(chuàng)建加工操作 1.創(chuàng)建一個(gè)型腔銑操作（一次開(kāi)粗）? 由于工件加工余量大，型面復(fù)雜，第一步是選用一種型腔加工類(lèi)型，創(chuàng)建操作步驟如下：? 點(diǎn)擊工具條快捷圖標(biāo)“創(chuàng)建操作”，出現(xiàn)“創(chuàng)建操作”對(duì)話(huà)框，類(lèi)型選擇“mill_contour”，在“子類(lèi)型”中選擇“cavity mill”圖標(biāo)，各個(gè)選項(xiàng)的設(shè)置如下：? 1） 幾何體。選擇前面創(chuàng)建好的幾何體節(jié)點(diǎn)，即“WORKPIECE”。? 2)?刀具。選擇前面創(chuàng)建的粗加工立銑刀，即“D16”。? 3)?方法。選擇本次加工為粗加工方法，即“MILL_ROUGH”。? 4)?名稱(chēng)。選用系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建的操作名稱(chēng)，即“cavity mill”。?圖4-6所示為創(chuàng)建操作的選項(xiàng)全部設(shè)置完畢，單擊“應(yīng)用”，即可進(jìn)入操作 圖4-6創(chuàng)建型腔銑操作 由于幾何體選項(xiàng)全部創(chuàng)建好了，其他操作參數(shù)設(shè)置的步驟如下：? 1）“切削模式”選用“跟隨部件”，即系統(tǒng)默認(rèn)方式。? 2）“步進(jìn)”設(shè)置為刀具直徑的50%。? 3）“每一刀的全局深度”輸入為2。?這樣切削效率可以高一些。 4）單擊“切削層”圖標(biāo)，進(jìn)入“切削層對(duì)話(huà)框”發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)判斷從頂層測(cè)量，切削范圍深度為10mm，而切削深度為30mm，用旁邊的刻度調(diào)到30mm確定后回到如圖4-7所示的對(duì)話(huà)框 圖4-7切削層對(duì)話(huà)框設(shè)置 5）在“進(jìn)給和速度”選項(xiàng)中依次設(shè)置好主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給率，然后點(diǎn)擊，算出所需的數(shù)據(jù)。 圖4-8進(jìn)給和速度對(duì)話(huà)框 單擊“mill_contour”操作對(duì)話(huà)框下面的“生成刀軌”按鈕，會(huì)出現(xiàn)“顯示參數(shù)”對(duì)話(huà)框，利用該對(duì)話(huà)框，可以觀察一層一層的刀軌的生成過(guò)程，還可以去掉該對(duì)話(huà)框中3個(gè)選項(xiàng)前面的勾，讓全部加工的刀軌全部生成，由于不同顏色的線(xiàn)條代表不同運(yùn)動(dòng)形式的刀具運(yùn)動(dòng)，這樣可以判斷各個(gè)運(yùn)動(dòng)情況，當(dāng)然線(xiàn)條比較多，可以通過(guò)局部刀軌放大等顯示方式來(lái)觀察。 如圖4-9所示的型腔加工生成的刀軌，檢查無(wú)誤后，單擊“mill_contour”操作對(duì)話(huà)框下面的“刀軌確認(rèn)”按鈕，進(jìn)入“可視化刀軌軌跡”對(duì)話(huà)框，選擇“2D動(dòng)態(tài)”仿真對(duì)話(huà)框。 圖4-9 刀具軌跡圖 圖4-10 2D仿真 2.再創(chuàng)建一個(gè)型腔銑（二次開(kāi)粗） 操作步驟如上，把刀具換成“D8R2”具體參數(shù)如下 圖4-11刀軌參數(shù)設(shè)置 檢查無(wú)誤后，單擊“mill_contour”操作對(duì)話(huà)框下面的“刀軌確認(rèn)”按鈕，進(jìn)入“可視化刀軌軌跡”對(duì)話(huà)框，選擇“2D動(dòng)態(tài)”仿真對(duì)話(huà)框。 圖4-12刀具軌跡 圖4-13 2D仿真 3.創(chuàng)建一個(gè)曲面輪廓銑 本次曲面輪廓銑作為精加工，具體步驟如下： 點(diǎn)擊工具條快捷圖標(biāo)“創(chuàng)建操作”，出現(xiàn)“創(chuàng)建操作”對(duì)話(huà)框，類(lèi)型選擇“mill_contour”，在“子類(lèi)型”中選擇“CONTOUR_AREA”圖標(biāo)，各個(gè)選項(xiàng)按下面設(shè)置： 1）幾何體。選擇前面創(chuàng)建好的幾何體節(jié)點(diǎn)，即“WORKPIECE”。 2) 刀具。選擇前面創(chuàng)建的球頭立銑刀，即“D4”。 3) 方法。選擇本次加工為半精加工方法，即“MILL _FINISH”。 4) 名稱(chēng)。選用系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建的操作名稱(chēng)，即“CONTOUR_AREA”。 圖4-6所示為創(chuàng)建半精加工操作的選項(xiàng)全部設(shè)置完畢，單擊“應(yīng)用”，即可進(jìn)入 “CONTOUR_AREA”操作對(duì)話(huà)框。 區(qū)域驅(qū)動(dòng)方式通常作為優(yōu)先使用的驅(qū)動(dòng)方法來(lái)創(chuàng)建刀位軌跡，操作方便，刀軌生成可靠。所以在半精加工、精加工曲面都常采用這種驅(qū)動(dòng)方式。 在“CONTOUR_AREA”操作對(duì)話(huà)框中，在“驅(qū)動(dòng)方式”選項(xiàng)的下拉列表中選擇“區(qū)域銑削”，進(jìn)入“區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)方式”對(duì)話(huà)框，主要參數(shù)如圖4.3.12所示，設(shè)置如下： 圖4-14刀具參數(shù)設(shè)置 1）“陡峭空間范圍”選用“無(wú)”。 2）“切削類(lèi)型”選用“往復(fù)”方式，目的是保證加工效率。 以上注意參數(shù)設(shè)置后，確認(rèn)后返回到“CONTOUR_AREA”操作對(duì)話(huà)框，最后對(duì)所有設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)誤后即可進(jìn)入刀軌生成。 圖4-15刀具軌跡圖 圖4-16刀具過(guò)切 從圖中可以看出零件有過(guò)切的地方，說(shuō)明所選的刀過(guò)大，這時(shí)我選擇了一把D2的球頭刀，其他參數(shù)不變，效果如圖： 圖4-17 2D仿真圖 4.創(chuàng)建一個(gè)面銑削 點(diǎn)擊工具條快捷圖標(biāo)“創(chuàng)建操作”，出現(xiàn)“創(chuàng)建操作”對(duì)話(huà)框，類(lèi)型選擇“mill_plannar”，在“子類(lèi)型”中選擇“FACE_MILLING_AREA”圖標(biāo)，其選項(xiàng)的設(shè)置如下： 1）幾何體。選擇前面創(chuàng)建好的幾何體節(jié)點(diǎn)，即“WORKPIECE”。 2) 刀具。選擇前面創(chuàng)建的立銑刀，即“D4R2”。 3) 方法。選擇本次加工為精加工方法，即“MILL_FINISH”。 4) 名稱(chēng)。選用系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建的操作名稱(chēng)，即“FACE_MILLING_AREA”。 設(shè)置完畢后單擊“應(yīng)用”，即可進(jìn)入“FACE_MILLING_AREA”操作對(duì)話(huà)框。 首先單擊幾何體選項(xiàng)中的“切削區(qū)域”圖標(biāo)，在實(shí)體窗口中選擇葉輪底盤(pán)的上表面區(qū)域，確認(rèn)即可。其他的主要切削參數(shù)設(shè)置如下： 1.“刀具平直”改為30%。為的是能有一個(gè)光滑的表面 2.“進(jìn)給和速度”設(shè)置按照表2-1所示的數(shù)控編程工序卡。 其他設(shè)置均按照默認(rèn)值，并作檢查。最后生成刀軌 圖4-18刀軌參數(shù)設(shè)置 圖4-19 2D仿真 圖4-20刀具軌跡 5.創(chuàng)建等高輪廓銑 點(diǎn)擊工具條快捷圖標(biāo)“創(chuàng)建操作”，出現(xiàn)“創(chuàng)建操作”對(duì)話(huà)框，類(lèi)型選擇“mill_contour”，在“子類(lèi)型”中選擇“ZLEVEL_PROFILE”圖標(biāo)，其選項(xiàng)的設(shè)置如下： 1）幾何體。選擇前面創(chuàng)建好的幾何體節(jié)點(diǎn)，即“WORKPIECE”。 2) 刀具。選擇前面創(chuàng)建的立銑刀，即“D4R2”。 3) 方法。選擇本次加工為精加工方法，即“MILL_FINISH”。 4) 名稱(chēng)。選用系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建的操作名稱(chēng)，即“ZLEVEL_PROFILE”。 設(shè)置完畢后單擊“應(yīng)用”，即可進(jìn)入“ZLEVEL_PROFILE”操作對(duì)話(huà)框。 （2）設(shè)置陡峭區(qū)域等高輪廓銑的操作參數(shù) 首先單擊幾何體選項(xiàng)中的“切削區(qū)域”圖標(biāo)，在實(shí)體窗口中選擇軸承座模型四周輪廓區(qū)域，確認(rèn)即可。其他的主要切削參數(shù)設(shè)置如下： 1.“每一刀的全局深度”改為1mm。這樣表面的粗糙度會(huì)好一點(diǎn) 2.切削層的范圍以頂層開(kāi)始，指定頂蓋面，由系統(tǒng)自動(dòng)判斷即可。 3.在“非切削運(yùn)動(dòng)”對(duì)話(huà)框的“進(jìn)刀”選項(xiàng)中，設(shè)置進(jìn)刀類(lèi)型為“螺旋線(xiàn)”。 4“進(jìn)給和速度”設(shè)置按數(shù)控編程工序卡。 其他設(shè)置均按照默認(rèn)值，并作檢查,最后單擊“刀軌生成”按鈕，稍微等待全部刀軌的產(chǎn)生。 圖4-21刀具軌跡 圖4-21 2D仿真 6.鉆孔 點(diǎn)擊工具條快捷圖標(biāo)“創(chuàng)建操作”，出現(xiàn)“創(chuàng)建操作”對(duì)話(huà)框，類(lèi)型選擇“drill”加工模板，在“子類(lèi)型”中選擇“DRILLING（鉆）”圖標(biāo)，刀具選擇完成后點(diǎn)擊“應(yīng)用”，即可進(jìn)入“DRILLING”操作對(duì)話(huà)框。 進(jìn)入之后，指定孔選擇中間的圓，部件表面選圓所在面，底面就是底板的底面，接著進(jìn)給和速度按照工藝卡片來(lái)輸入，最后仿真。 圖4-22參數(shù)設(shè)置 圖4-23 2D仿真 至此加工已基本完成。仿真動(dòng)畫(huà)請(qǐng)看附件。 4.5小結(jié) 本章主要通過(guò)創(chuàng)建各個(gè)粗、精加工操作，根據(jù)工件的加工要求和幾何特點(diǎn)選用合適的加工類(lèi)型，通過(guò)仿真的驗(yàn)證，基本上達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，但是在刀具的選擇問(wèn)題上存在一點(diǎn)問(wèn)題，4mm的刀具產(chǎn)生了過(guò)切，而2mm的刀沒(méi)有這問(wèn)題，經(jīng)過(guò)我的測(cè)量其實(shí)4mm的刀可以不過(guò)切的，估計(jì)在我的設(shè)置里還存在些問(wèn)題。還有葉片底部的圓角，一開(kāi)始想最后再來(lái)一刀，但是最后的效果很差，因?yàn)槿~片是直壁的，刀具很容易碰擦到側(cè)壁，導(dǎo)致葉片的粗糙度等等一系列參數(shù)的變化，所以在之前的開(kāi)粗時(shí)就對(duì)圓角切了一刀，能達(dá)到預(yù)期的要求。 五、程序輸出的要點(diǎn) 5.1后置處理 利用后置處理功能，根據(jù)加工的實(shí)際需要，既可以對(duì)整個(gè)加工過(guò)程中某個(gè)操作的刀軌轉(zhuǎn)化成NC程序，也可以對(duì)所有操作的刀軌轉(zhuǎn)化成NC程序。 本工件后置處理操作是用制作好的后置處理文件來(lái)轉(zhuǎn)化刀軌為數(shù)控NC程序。 1）在操作導(dǎo)航器窗口，選擇前面成功生成刀軌的所有操作，在工具條中單擊“后處理”圖標(biāo)，出現(xiàn)“后處理”對(duì)話(huà)框，如圖所示，在“可用機(jī)床”的列表中選擇前面制作好的后處理文件“MILL_3_AXIS”（代表3軸的機(jī)床）。 圖5-1刀具視圖 2）輸出文件名可以允許默認(rèn)的路徑名，也可以通過(guò)“瀏覽”設(shè)定NC程序安放路徑。 3）在單位中選擇“公制/部件”選項(xiàng)，“列出輸出”不必激活。 4）單擊“應(yīng)用”，稍等，即出現(xiàn)如圖5-2所示的帶“.ptp”后綴名的NC程序。 圖5-2程序輸出 5.2各工序的加工程序 圖5-3一次開(kāi)粗 N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X-5.0718 Y-2.9194 S0 M03 N0050 G43 Z2.3622 H00 N0060 Z1.9685 N0070 G1 Z1.8504 F9.8 M08 N0080 X-4.8299 Y-2.7478 N0090 G2 X-4.7372 Y-2.6892 I.6046 J-.8525 N0100 G3 X-4.3279 Y-2.414 I-1.3722 J2.4832 N0110 X-4.266 Y-2.3597 I-.7906 J.9636 N0120 G2 X-4.6146 Y-2.4273 I-.888 J3.6423 N0130 X-4.9789 Y-2.4679 I-.7596 J5.1703 N0140 G1 X-5.2951 Y-2.4919 N0150 Z1.9685 N0160 G0 Z2.3622 N0170 X-4.9785 Y-3.0768 N0180 Z1.9685 N0190 G1 Z1.8504 N0200 X-4.7395 Y-2.9011 N0210 G2 X-4.6509 Y-2.8439 I.5142 J-.6992 N0220 G3 X-4.2161 Y-2.5514 I-1.4585 J2.6379 N0230 X-3.8183 Y-2.03 I-.9024 J1.101 N0240 G2 X-4.6402 Y-2.252 I-1.3357 J3.3126 … 圖5-4二次開(kāi)粗 N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X.3607 Y.8365 S1200 M03 N0050 G43 Z2.3622 H00 N0060 Z2.0157 N0070 G1 Z1.8976 F9.8 M08 N0080 X.3995 Y.9264 N0090 X.2699 Y1.0746 N0100 G2 X.1255 Y1.2952 I.7155 J.6259 N0110 X.0941 Y1.2779 I-.3572 J.6121 N0120 X-.0054 Y1.1832 I-.7009 J.6371 N0130 X-.0075 Y1.1086 I-.5902 J-.0213 N0140 G1 X-.0253 Y.9115 N0150 Z2.0157 N0160 G0 Z2.3622 N0170 X.4277 Y.8043 N0180 Z2.0157 N0190 G1 Z1.8976 N0200 X.4847 Y.9961 N0210 X.4943 Y1.0282 N0220 G2 X.1812 Y1.485 I.4911 J.6723 N0230 X.021 Y1.3735 I-.4129 J.4223 N0240 X-.0059 Y1.3438 I-.6278 J.5415 N0250 G1 Y1.3295 N0260 X-.0115 Y1.3288 N0270 X-.0207 Y1.3286 N0280 G2 X-.1292 Y1.2373 I-.5861 J.5864 N0290 X-.1262 Y1.1087 I-.4664 J-.0753 N0300 G1 X-.1275 Y1.1017 N0310 X-.1647 Y.8975 N0320 Z2.0157 … 圖5-5銑削圓角 N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X-1.3759 Y1.2507 S3000 M03 N0050 G43 Z2.3622 H00 N0060 Z2. N0070 G1 Z1.1506 F5.9 M08 N0080 X-1.3746 Y1.2517 Z1.1353 N0090 X-1.369 Y1.2563 Z1.1218 N0100 X-1.3597 Y1.2639 Z1.1121 N0110 X-1.3483 Y1.2732 Z1.1078 N0120 X-1.3433 Y1.2773 Z1.1072 N0130 X-1.3403 Y1.2798 Z1.1065 N0140 X-1.3357 Y1.2835 Z1.1048 N0150 X-1.3311 Y1.2873 Z1.1024 N0160 X-1.322 Y1.2948 N0170 X-1.3113 Y1.3035 N0180 X-1.2968 Y1.2951 N0190 X-1.312 Y1.2826 N0200 X-1.3303 Y1.2676 Z1.1041 N0210 X-1.3486 Y1.2527 Z1.1053 N0220 X-1.3669 Y1.2377 Z1.1073 N0230 X-1.3707 Y1.2346 Z1.1078 N0240 X-1.3929 Y1.196 N0250 X-1.3752 Y1.2106 Z1.1057 N0260 X-1.3569 Y1.2255 Z1.1044 N0270 X-1.339 Y1.2402 Z1.1032 N0280 X-1.3614 Y1.2015 N0290 X-1.3652 Y1.1984 Z1.1034 … 圖5-6銑削底面 N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X-4.86 Y2.9