摘 要 1前 言 2一 绪论 3二加工工艺分析 4（一）零件结构分析 4（二）机床的选择 5（三）毛坯的选择 5（四）夹具设计 6（五）切削刀具的选择 7（六）加工参数的选择 7（七）加工工艺制定 8三 CAM编程与加工 9（一）编程 9（二）刀轨生成 12（三）仿真 18（四）实际加工 19四 零件的检测 20结 论 21致 谢 22参考文献 23 摘 要本文主要对涡轮增压叶轮的加工工艺进行研究。采用锻铝LD30作为毛坯材料，采用三爪定心卡盘固定毛坯，采用硬质合金刀来加工零件，以UGNX10.0软件作为模拟平台，对加工进行模拟并用CAM系统进行编程。涡轮增压叶轮具有比较复杂的曲面，叶片与叶片之间的距离比较小，在加工时，会遇到比较多的约束条件，在加工中容易发生过切、碰撞的现象，所以需要使用软件对其加工过程进行模拟。根据其加工工艺，使用五轴联动机床加工，成功制造出涡轮增压叶轮并检测其的精度。
目 录
前 言
涡轮增压叶轮是我在昂拓科技（苏州）有限公司实习时主要加工的零件，它拥有复杂的曲面，主要用于汽车的发动机中。本文使用UGNX10.0软件对该件进行三维仿真，制定工艺路线，降低加工难度，保质保量的前提下提高加工效率。本文通过对叶轮的生产加工过程进行了详细描述。在完成论文的时候，我在网络和书籍中收集了大量的资料，不断的向师傅和公司的其他同事请教，在他们热心的指导下，终于让我完成了论文。这篇论文旨在帮助人们了解涡轮增压叶轮的加工工艺。以便提高产品的质量，加工出符合零件尺寸和精度要求的零件。通过完成论文，让我更好地理解使用UG数控加工叶轮编程中的一些抽象的概念和复杂的命令及功能，让我明白，只要努力没用攻克不了的难关。
一 绪论
叶轮是汽轮机、水轮机、涡轮增压器、航空发动机的关键零部件，其加工精度直接影响相关设备的寿命与效率。叶轮叶片曲面复杂，加工困难，传统的制造工艺在叶轮精度和机械性能上未有很好体现，叶轮加工技术发展至今已经有五十多年，随着五轴数控加工技术的成熟使用，效率及精度都得到了很大的提高。涡轮增压叶轮分为整体式叶轮和拆分式叶轮，开式通常比闭式多了包壳和分流叶片，如图11所示。


开式叶轮 半开式叶轮  *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: *351916072* 
闭式叶轮
图11 叶轮分类
国内外企业已经成熟使用多轴加工中心制造涡轮增压叶轮，制造出来的品质远超于以前制造的叶轮。叶轮加工周期较长，加工方式耗费大量人力，刀具耗损严重，需要勤换，无法降低制造成本。国外发达国家已成熟利用四轴联动机床进行涡轮叶片加工，美国已有公司开发出成功解决表面制造误差问题的软件，可以随时调整参数设置，高效编辑程序。类似于UG、MAX5这种适用于叶轮制造的数控加工软件也应运而生，提前预判加工期间出现的问题，加以优化和避免，易于操控。
本文采用整体式结构，叶片上具有大量的扭转角，曲面具有圆形根部的复杂轮廓， 本文首先制定比较合理加工工艺，并利用UGNX10.0软件仿真，选择海德汉五轴加工中心系统后处理，生成机床识别的加工代码。并根据仿真出现的错误适当的更改加工工艺。
二加工工艺分析


图21零件图纸
根据零件图纸图21可知，零件为一个直径为298.6mm，高度为110mm的圆盘零件，零件中心有一个直径为25mm的通孔，零件底座和凸台高度均为10mm，凸台直径50mm。
（一）零件结构分析
由于本文涉及到的叶轮叶片扭曲程度严重，在绘图前要尽可能收集可靠数据，并转换成可被UG识别的格式，通过读取生成叶轮截面，合理的调整检查，直到三维建模达到零件所需要的标准，最后进行实体造型。
叶片的表面要保证一定程度的光滑，避免多余的拐点，且曲率变化要足够均匀。只要曲面上的线足够光顺，曲面即可满足要求，最关键之处是保证曲面U和V两个方向的参数线以及网格线的光顺。
本文采用UG软件的曲线分析能力，进行分析，以确定叶片上的曲率是否存在拐点、重叠等一系列现象。也可通过高斯曲率法精确分析叶片的曲面，反复检查平滑度，调整参数直至满足要求。叶轮的3D模型建模如图22所示。


图22 涡轮增压叶轮三维图
（二）机床的选择
叶轮的结构复杂，曲面曲度大，为了避免加工过程中的干涉或者过切，就需要刀具沿不同角度进行加工，传统的三轴或者四轴机床显然无法满足此要求。五轴联动机床由于其在加工角度、装夹等方面具有独特的优势，成为加工叶轮的首选机床。本文所采用的机床就是DMU65五轴联动加工中心。如图23所示。


图23 DMU65五轴联动加工中心
（三）毛坯的选择
毛坯的选择要遵循节约高效的原则，综合考虑机械加工方法以及毛坯制造成本，有时还要参考生产类型及条件来斟酌选取。总的来说，为实现少屑甚至无屑加工成果，其尺寸和形状应尽可能减小，但仍需保证粗加工后所剩的余量。叶轮材料宜用棒状外形，综合考虑叶轮装夹等问题。
整体叶轮经历切削过程易变形，毛坯要求高强度、高韧性以及良好的塑性和热稳定性。铝合金可以完美符合上述要求，其抗拉强度范围在200至600 Mpa，具有高性价比，故本文选取毛坯为 LD30(6061)型号的锻铝，直径为300mm，高度为110mm的圆柱形棒料。
（四）夹具设计
夹具的选择一般都使用通用的装夹方式，要时刻保证零件直径和结构可能出现的装夹变形问题。采取压紧的方式来加工零件具有一定优势，针对所需要专用夹具的零件，大批量制造的应使用特制专用夹具，反之优先选用现成的组合夹具。夹具的使用实现了零件的快速精准定位，缩短辅助时长，同时能够降低工人的技术要求和劳动强度，稳步提高劳动生产率。
由于涡轮增压叶轮的毛坯是圆盘形，需要进行大量的切削以加工成零件，需要保证待加工面完全暴露在外，便于加工 ，因为由五轴铣床进行加工，所以既要保证零件不会移动，又要保证零件不会随着铣床的旋转而改变位置，所以设计特殊的夹具，将其安装在五轴联动机床上，以固定叶轮的毛坯，保证在加工过程中毛坯在机床上固定不动，以保证叶轮在被刀具切削是移动，以保证叶轮尺寸的精度，是叶轮达到合格的尺寸。定位模型如图24所示。

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