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1、-范文最新推荐-1 / 20UG 整体叶轮五坐标加工专用夹具设计及数控加工仿真摘要：整体叶轮通常被用于透平机械设备中，是一类具有代表性且造型比较规范的复杂薄壁类零件。由于其形状特征比较明显，工作型面的设计涉及到空气动力学、流体力学等多个综合学科，因此曲面加工手段、加工精度和加工表面质量对其工作性能都有很大的影响。在制造业中，传统的整体叶轮加工方法是通过采用不同的毛坯，分别对叶片与轮毂进行加工成形，然后将叶片分别焊接在轮毂上。这种方法不仅浪费生产周期和生产成本，而且整体叶轮的各种性能参数均难以得到保证。因此，将高速铣削技术、五轴数控机床以及 UG vericut 技术进行综合，来提高整体叶轮的加
2、工质量和效率是现代制造业发展的必然。本文是针对整体叶轮的夹具以及数控仿真方面的研究。首先确定了加工对象的特征，然后选择合理的夹具设计方案，确定夹具方案的可行性。在 UG 编程软件中设计夹具，导入 Vericut 程序中完成五坐标立式加工中心的建模，进行复杂曲面零件的加工仿真和仿真分析；进行五坐标立式加工中心的建模；刀具路径轨迹仿真，特征检测和仿真分析。10070关键词：整体叶轮 ，夹具 ，仿真 ，建模Five axis machining integral impeller special fixture design and NC machining simulationAbstract:
3、Integral impeller is usually used for turbine machinery and equipment, is a kind of typical complex thin-wall parts and other standard. Because of its shape more obvious characteristics, design of the working surface involves aerodynamics, fluid dynamics, a comprehensive discipline, so machining met
4、hod, the machining precision and surface quality of its performance has great influence.In manufacturing, the integral impeller traditional processing method is through the use of different blank, -范文最新推荐-3 / 20respectively on the blade and the wheels were forming, and then leaves are respectively w
5、elded on the wheel hub. This method is not only a waste of production cycle and production cost, and various performance parameters are difficult to be guaranteed for integral impeller. Therefore, the high speed milling technology, five axis CNC machine tool and UG VERICUT technology synthetically,
6、to improve the quality and efficiency of machining integral impeller is the inevitable development of modern manufacturing industry. 整体叶轮是典型的五轴加工零件，整体叶轮作为透平(Turbine)机械的关键部件应用于航空、汽车、能源等 多种领域，其结构特点是曲面复杂且相邻叶片间气流通道狭小，叶轮叶片较薄，且叶片为非可扩展扭曲直纹面， 叶片之间的表面 干涉状况明显。由于其刀轴矢量变化频繁，在试切加工中极易出现撞刀，干涉现象。因此，在实际加工前采取仿真的方法对加工程
7、序 VERICUT 是专用的数控加工仿真软件，进行检验是十分必要的。可以同时进行刀具轨迹和机床运动仿真，模拟零件装夹与加工过程中机床的真实运动情况，以避免机床部件与夹具和零件的碰撞。利用 VERICUT 软件实现整体叶轮的五轴数控加工仿真VERICUT 是切削仿真及机床仿真软件, 主要用于模拟 2 5 轴铣、钻、车等加工操作 , 采用人机交互方式模拟、检验和显示 NC 加工程序 , 是一套世界领先的 NC 校验软件。利用 VERICUT 实现整体叶轮的加工和仿真。图 1.1 加工的叶轮件模型目前国外一般应用整体叶轮的五坐标加工专用软件,主要有美国 NREC 公司的 MAX -5,MAX-AB
8、叶轮加工专用软件,瑞士 Starrag 数控机床所带的整体叶轮的加工模块,还有 Hypermill 等专用的叶轮加工软件 .此外,一些通用的软件如:UG,CATIA,PRO/E 等也可 用于整体叶轮加工.目前,国内只有少数几家企业(如:西北工业大学等院校和航空航天系 统一些发动机专业厂,专业所)可以加工整体叶轮,而且工艺水平距国际先进水平尚有很大 差距. 总体上我国叶轮加工领域的研究与应用同发达国家相比还有很大差距, 很多企业的软, -范文最新推荐-5 / 20硬件都依靠进口,自主版权的软件在生产中未见推广应用,在窄槽道,小轮毂比等高性能叶轮制造技术方面尚未过关,因此研究高性能叶轮的加工技术势
9、在必行。图 1.2 加工叶轮的侧视图1.2 选课背景一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的 50%—80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。 VERICUT 是一款专为制造业设计的 CNC
10、数控机床加工仿真和优化软件。取代了传统的切削实验部件方式，VERICUT 通过模拟整个机床加工过程和校验加工程序的准确性 ，来帮助您清除编程错误和改进切削效率。图 1.3 课题采用的数控加工软件 vericut这里利用 Vericut 和 UG 对制造加工中的计算机仿真做具体的研究，它的优势在于可以充分利用现有资源，采用直接实体建模法进行三维机床和工件建模；并且既可以利用刀位源文件仿真刀具轨迹的运动，又可以利用经过后置处理的, 代码仿真机床的运动；同时可以实时显示毛坯去除材料形成工件的过程；仿真之后生成的日志文件将数控程序的错误精确到具体的程序段，可以按照错误提示修改错误程序；还能够将加工仿真
11、后的产品与设计模型进行比较，验证是否存在欠切、过切等现象；而且可以针对具体的加工刀具进行优化设置，将刀具的切削参数调节到最佳，提高工作效率，节省大量时间。这是一种比较理想的方法。-范文最新推荐-7 / 202 夹具的设计2.1 对夹具的要求设计夹具满足零件加工要求能提高加工生产率，操作方便、省力、安全，具有一定使用寿命和较低的夹具制造成本，具有良好的结构工艺性：便于制造、检验、装配、调整、维修。加工工艺符合实际生产情况，夹具满足零件加工要求能提高加工生产率，操作方便、省力、安全，具有一定使用寿命和较低的夹具制造成本，具有良好的结构工艺性：便于制造、检验、装配、调整、维修。特色或创新之处。在实际
12、生产过程中，很多行业中一些形状较复杂产品特别是 加工批量较大的零件，利用通用夹具难以装夹。即便勉强可以装 夹但零件的装夹和加工难度也同时提高，精度难以保证，工人劳动强度提高，所耗工时增加，成本提高，加工生产效率低。 为了便于零件的装夹和加工同时保证加工质量，降低工人劳 动强度，降低成本，提高生产加工效率需要使用专用夹具。 (6)夹具的定位要可靠，定位元件应具有较高的定位精度，定位部位应便于清屑，无切屑积留。如工件的定位面偏小，可考虑增设工艺凸台或辅助基准。(7)对刚度小的工件，应保证最小的夹紧变形，如使夹紧点靠近支承点，避免把夹紧力作用在工件的中空区域等。当粗加工和精加工同在一个工序内完成时，
13、如果上述措施不能把工件变形控制在加工精度要求的范围内，应在精加工前使程序暂停，让操作者在粗加工后精加工前变换夹紧力（适当减小） ，以减小夹紧变形对加工精度的影响。2.2 夹具的选择-范文最新推荐-9 / 20机床夹具设计的主要任务是根据客户提出的设计任务要求, 结合被加工零件、金切设备及其切削方式和参数, 合理选择定位方式, 设计合理的定位支承元件、夹紧装置、对刀元件、夹具体等装置或元件。其设计流程的关键点是: 首先应分析使用夹具时, 造成被加工零件表面位置的加工误差因素, 合理分配夹具定位精度; 其次要根据加工过程中被加工零件受到的切削力、惯性力及重力等外力的作用, 合理选择定位方式、支承点
14、、夹紧点、夹紧力大小及其作用方向, 设计合适的夹紧机构, 以保证被加工零件的既定位置稳定可靠; 第三是设计夹具对定; 最后校核夹具关键零件强度和设备进刀抗力等, 最终完成全套夹具图设计。( 1) 与夹具相对刀具及切削成型运动的位置有关的加工误差, 即对定误差DD。它包括与夹具相对刀具的位置有关的加工误差———对刀误差DA 和与夹具相对切削成型运动的位置有关的加工误差———夹具位置误差W。( 2) 与被加工零件在夹具中安装有关的加工误差, 即安装误差AZ。其中包括被加工零件在夹具中定位不准确所造成的加工误差———定位误差DW 以及被加工零件夹紧时被加工零件和夹具变形所造成的加工误差———夹紧误差J。( 3) 与加工过程中一些因素有关的加工误差, 即过程误差GC。它包括工艺系统的受力变形、热变形、磨损等因素所造成的加工误差。为了得到合格产品, 必须使各项加工误差之总
