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1、分类号 UDC 单位代码 10644 密 级 公 开 学 号 xxxxxxx 本科毕业设计 压气机叶轮加工工艺 学生姓名： 二级学院： 物理与机电工程学院 专 业： 机械工程及自动化 班 级： 201x级x班 学 号： 20110xxxxx 指导教师： xxx 完成时间： 年 月 日 中 国 达 州 年 月30 目 录摘要2Abstract31. 引言42. 压气机叶轮结构加工工艺分析4 2.1 压气机叶轮结构分析4 2.2 压气机叶轮的技术要求6 2.2.1 对压气机叶轮的设计制作要求6 2.2.2 对压气机叶轮的加工要求6 2.2.3 叶轮的加工难点73. 压气机叶轮毛坯的确定7 3.1
2、叶轮材料的选择7 3.2 叶轮毛坯的选择94. 压气机叶轮加工工艺路线设计9 4.1 加工方法的选择 9 4.2 加工阶段的划分 105. 压气机叶轮的工艺设计10 5.1 机床选择 10 5.2 定位基准、夹紧方案的确定 11 5.3 刀具选择 12 5.4 进给路线和工步顺序的确定 13 5.4.1 加工坐标系13 5.4.2 UG 加工及仿真步骤13 5.4.3 UG 加工及仿真结果与模型的比较256总结26参考文献28致 谢29压气机叶轮加工工艺 机械工程及自动化2011级x班：xxx 指导教师：xxx摘要：离心压缩机叶轮的加工是一个多轴数控加工中最常见的例子，现如今数控高速铣削加运用
3、于整体叶轮加工的技术已经相对成熟，但多依赖于国外的软件。本文主要介绍了压缩机叶轮的加工工艺过程、详细分析了叶轮的仿真全过程。主要工作包括以下三个方面：(1) 本文根据实习公司实际的生产情况和研究需求，使用UG8.0软件进行压气机叶轮的工艺分析。运用UG8.0加工模块的型腔铣、可变轮廓铣、叶轮加工等方法完成对叶轮加工的编程、仿真加工及后处理。(2) 压气机叶轮的主叶片、分流叶片呈不规则曲面状，在径向上随着半径的减小叶片的厚度越来越薄、相邻叶片流道越来越窄、叶片高度逐渐增加、叶片的曲率越来越大，这些无疑是整体叶轮加工的难点和重点。因此，加工叶轮叶片时刀具与被加工叶片之间、刀具与相邻叶片之间及易发生
4、干涉，导致在某些区域程序自动生成时没有不碰撞的刀具轴。本文就是从该难点出发设计压气机叶轮叶片、轮毂、流道的加工工艺。(3) 在编程过程中刀具的选择，主轴转速、进给、吃刀量、加工余量的确定，都直接影响加工效率。针对刀轴的约束条件多,自动无法生成可靠的刀轨等问题进行加工工艺分析，确定了采用瑞士米克朗公司的海德汉系统五轴加工中心作为叶轮加工设备，刀具轨迹采用自曲面等值线”方式。关键词：压气机叶轮；UG8.0；加工工艺；叶片Centrifugal Fan ImpellerMechanical engineering and automationThe class x of grade 2011:Jxx
5、xx The instructor: xxxx Abstract: Centrifugal compressor impeller machining is the most common instances of multi-axis linkage nc machining, it is also one of the difficulties in nc machining.This paper introduces in detail the whole process of the impeller machining and processing process matters n
6、eeding attention, for complex product modeling and nc programming provides design ideas and methods.Main work includes the following aspects:（1）In this paper, according to the actual production situation and the demand of research, using UG8.0 software for the analysis of the impeller.Through proces
7、sing module cavity milling, variable contour milling, processing method of impeller impeller model of programming, simulation process and post-processing.（2）Adjacent integral impeller blade less space, with the decrease of the radius on the radial channels such as narrow processing difficulties, so
8、the impeller blade curved surface machining besides interference occurs between the cutter and the processing blade, cutting tool is interference with the adjacent blades.（3）Tool planning constraints, automatic generation of tool path is more difficult problems, combined with practical experience, h
9、as carried on the processing technology research, identified by Swiss m kronor company Hyde han system five axis machining center as an impeller machining equipment, tool path using since the surface contour way.Key words: Integral impeller;UG;The processing technology1. 引言涡轮增压器是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量
10、。汽车离心涡轮增压器是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸，涡轮增压器的开发对于发动机的发展有着积极的影响，涡轮增压器工作原理如图2所示。而压气机是涡轮增压器的主要部件，压气机叶轮即工作叶轮，是压气机的主要组成部分，在航空航天、船舶、汽车等透平机械领域被广泛应用，一直是机械加工行业中的一个重要课题。压气机叶轮叶片的设计和加工通常会考虑空气动力学、流体力学、叶片强度和叶片振动等对叶轮工作的影响。近几年来我国汽车工业的快速发展，对涡轮增压器的需求量越来越大，对叶轮设计制造和性能要求也越来越高。目前，叶轮的最高转
11、速以达10万转/分，这对叶轮的表面质量、致密的组织以及综合力学性能要求也越来越高。当前，国外多采用五轴高速铣加工整体叶轮，且在技术和工艺上已经非常成熟，主要采用专业软件加工整体叶轮，如美国NREC公司的MAX系列 ，Hypermill叶轮加工软件。而中国多用UG NX、CATIA、MasterCAM、PRO/E等三维软件来加工压气机叶轮，在加工工艺、加工质量、加工效率方面都还有待提高。本文选用功能强大的UG NX8.0 对压气机叶轮进行工艺分析和加工仿真方面的研究 。窗体底端2. 压气机叶轮结构加工工艺分析 2.1 压气机叶轮结构分析 压气机是通过压缩空气来增加进气量从而提高压气机叶轮转速的机
12、械装置。列如，汽车离心涡轮增压器就是是利用发动机排出的废气的惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸，如图2所示。当发动机转速增大，废气排出速度与涡轮转速也同步增加，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。涡轮增压系统如图1所示，工作叶轮、涡轮叶轮如图2所示。 涡轮增压机主要包括离心压气机叶轮、离心式空压机、涡轮增压系统等。离心式压气机叶轮又称工作轮，是离心式压缩机中惟一对气流作功的元件。转子上的最主要部件。一般由轮盘、轮盖和叶片等零件组
13、成，压气机叶轮模型如图3所示。气体在叶轮叶片的作用下，随叶轮作高速旋转，气体受旋转离心力的作用，以及在叶轮里的扩压流动，使它通过叶轮后的压力得到提高。在风力发电机组中，叶轮由轮毂和叶片组成。风经过叶轮，带动叶轮转动，从而带动发电机转动，将风能转化为电能。此时，要求叶轮转动时有足够大的迎风面，以从风中提取足够多的能量;同时，在风速过大时，要能够自动调整叶片迎风角度，避免因受力过大而损坏机械。这个过程就是旋转的机械能-流体的动能的转换过程。 图1 涡轮增压系统图2 压气机压气机叶轮（左）涡轮叶轮（右） 图3压气机叶轮模型 2.2 压气机叶轮的技术要求 2.2.1 对压气机叶轮的设计制作要求（1）在
14、单位时间内通过的能量要尽量的大；（2）空气流过叶轮流道的能量损失要小，即空气流经叶轮的效率要高； (3)空气流出叶轮时，各参数达到设计的要求；（4）叶轮在工作情况下转速非常高，所以叶轮要尽量的轻，但刚性要足够的强，这对材料的要求就较高。 2.2.2 对压气机叶轮的加工要求 随着设计理论的发展，叶轮类零件工作面形状日趋复杂，传统的方法已经满足不了一些复杂叶轮的生产需求。采用铸造和焊接成型后修光的传统方法生产叶轮，首先其模具制造的难度非常大，对焊接的工艺要求高，工艺过程复杂，制造成本高，叶片精度得不到有效保证，而且叶片的表面光洁度差，容易造成应力集中和气蚀，叶轮的动平衡性能差。压气机叶轮叶片薄，悬壁长度相对较长，同时由于复杂的曲面，其加工需使用细长刀具和多轴联动机床。叶轮零件的技术要求内容与常规零件一样，通过机床的加工精度控制叶轮的尺寸、形状、位置、粗糙度等几何方面的技术要求，毛坯材料的结构决定了叶轮的机械、物理、化学性能等方面的技术要求。叶轮叶片需具有良好的表面光洁度和光顺性，才能提高叶轮的气动性能。叶片表面和叶根表面对精度的要求较高，
