航空增压器叶轮多轴高效加工工艺与仿真优化.pdfVIP

学兔兔 第 2期 (总第 195期) 。 机 械 工 程 与 自动 化 NO．2 2016年 4月 MECHANICAL ENGINEERlNG 8乙 AUT0MAT10N Apr． 文章编号 ：1672—6413(2016)02—0004—04 航空增压器叶轮多轴高效加工工艺与仿真优化来 杨建 中，王 充，陈吉红，李迎锋 (华中科技大学 国家数控系统工程技术研究中心，湖北 武汉 430074) 摘要：以交错式航空增压器叶轮为研究对象，针对当前叶轮多轴加工及编程效率低下问题，基于多轴切削仿 真技术，对其工艺方法及 CAM 编程进行优化，提出了一套可行、高效的多轴数控加工解决方案，经实际切 削加工实验证实，增压器叶轮总体加工效率提高了45．54 ，极大地节约了生产成本。 关键词 ：增压器叶轮；多轴加工 ；高效加工 ；仿真优化 中图分类号 ：TP391．7：V261．2 文献标识码 ：A 0 引言 顺、抬刀最少、加工效率最高，因此对叶轮进行加工可 航空增压器叶轮工作性能要求高，多采用多轴数 行性分析很有必要 。加工可行性分析主要包括叶片扭 控铣削加工技术直接加工成型，节约了不少生产成本。 曲度 、流道最小宽度及流道最深高度计算 。 但是多轴工艺编程过程 中容易出现工艺规划不当、编 1．3．1 叶片扭曲度计算 程调试周期长、刀具轨迹质量低劣等问题，从而导致机 叶片的扭 曲度指叶片型线的扭转角度 ，其能够直 床振颤严重 、叶片形变不均匀、叶轮表面质量差甚至进 观地反映叶轮流道 的开敞性 ，评价叶轮粗加工及流道 出气边发生过切和啃切等现象。针对这些 问题，本文 精加工的难度 。图3为最大扭 曲度及平均扭曲度计算 从工艺方法设计和工艺编程参数优化设置人手，结合 示意 图。可将 叶片型面按 方向等参数化 ，做 出一系 多轴切削仿真技术实现了增压器叶轮多轴高效加工。 列的参数曲线，首先计算出其 中一条等参数线最大 曲 1 多轴铣削工艺规划及工艺方法设计 率值点P 分别连接 ．P ，和P P 得到 方 1．1 增压器叶轮的结构 向的两个弦矢量 ，然后求 出两个矢量与叶轮旋转 中心 航空增压器叶轮属于 “交错式”离心叶轮 ，如图 1 轴的夹角 、 ，取最大值即为叶片该条等参数线的最 所示 。根据叶轮的空间结构特点，整个多轴加工过程 大扭 曲度 。同理 ，可计算 出多条 向等参数线 的最大 需分多道工序和多种加工方法来完成 。 扭曲度值 。连接型面线进气边 P，。点和出气边的P 1．2 增压器 叶轮加工工艺总体规划 点可得到上截面的弦矢量 ，其与叶轮旋转中心轴 的夹 增压器叶轮加工工序复杂，涉及多种加工工艺的 角为 ，则 为叶片的平均扭 曲度 。 融合 ，需要规划一套完整的工艺流程 。叶轮加工工艺 流程如图2所示，其 中流道粗加工是提高加工效率的 关键 ，精加工可决定叶轮加工的最终表面质量 。 图3 最大扭 曲度及平均扭 曲度计算示意图 图 1 “交错式”离心叶轮 图2 增压器叶轮加工工艺流程 1．3．2 流道最小宽度及最大深度计算 1．3 多轴加工可行性分析 叶轮流道的最小宽度及最大深度是 叶轮加工时刀