CAD\\CAE\\CAM四軸加工葉輪的研究與實踐

[摘 要] 實現應用四軸數控加工中心加工葉輪，標志著高職院?！吧a型”數控加工基地的校企合作及教學實訓達到了一個更高的水準。CAD\\CAM\\CAE制造必須從單軸加工向多軸加工等高難度加工、自動測量的躍進。學生實習實訓的產品工藝更復雜、精度要求更高。培養學生攻堅克難的能力。

[關鍵詞] 葉輪 多軸 NX加工

CAD\\CAE\\CAM技術具有高智力、高效益、知識密集、更新速度快、綜合性強等特點，是科技領域中的重要研究項目，也是現代先進、高端技術——計算機集成制造系統的核心技術基礎，某種程度代表著制造業的發展實力和競爭力。

現代的汽車、飛機、船舶、玩具、用具等產品的外觀、型線越來越漂亮，具有運動感覺。設計者的奇思妙想更是層出不窮，都來源于計算機的高度發展、CAD\\CAE\\CAM軟件的智能化、人性化、高端化，所以數控加工、模具制造更是離不開軟件的支持，我們廣泛地采用CAD\\CAE\\CAM技術，提高設計和制造環節中的形狀的準確度和外觀，高質量、高效率地完成產品的模型加工。例如我院校企合作項目中的一個實習實訓產品“葉輪”，就是我們常見的典型曲面類產品。現在應用NX軟件建立三維數據模型，對其進行分析、加工。

一、葉輪

毛坯為鑄造件，材料為45號鋼，鑄件線形周邊加工余量2mm左右，葉長度為78mm，輪轂半徑為50mm，葉盆到葉背的距離為38mm，葉根圓角為R0.1，型面扭曲程度較大。加工前，需要對毛坯工件進行鑄造性能檢測，例如尺寸、氣孔等缺陷。加工時要分析好產品加工工藝，考慮加工成本，生產效率等。加工后，需要對工件進行質檢，檢測葉輪性能是否合格，如果可以到達要求，就可以按照要求生產。

二、工藝特性分析

先應用UGNX6.0軟件CAD模塊建立三維數據模型，然后應用CAE分析模塊進行模型分析，例如葉輪曲面的最大螺旋角、曲率、圓角等。模型分析完成后，應用UGNX6.0軟件CAM模塊輔助編程，進而根據XH716四軸數控加工中心的程序格式等要求，后置處理生成數控加工G代碼。應用XH716四軸數控加工中心對葉輪實踐加工，再經過拋光處理、質量檢測，最終完成葉輪加工。

三、數模分析、光順

葉輪的設計，因為設計者使用的軟件不同、數據在轉換時軟件公差不同、不同公司的軟件的曲面算法也不同、建模的幾何關系不同等因素，對加工者的加工結果可能造成不同的加工效果。同時由于軟件的“后處理”參數的設置不同，軟件的模擬加工結果將與實際的加工結果稍有差別，而且工件的加工結果將永遠不能達到理想完美的效果。

為了減少數控加工中的缺陷和拋光時間，采用高速加工，數據后處理采用樣條插補計算，以減少數據量，實現CAD-CAM-CNC之間進行數據良好傳遞，生成光順的刀具軌跡 。

通過數據分析，經NX6.0軟件對三維數據模型進行驗證，測量的數據結果，曲面較為光順，角度公差0.5°，邊公差為50μm ，最小半徑70.634mm，最大半徑78.371mm，葉根圓角0.1mm。

根據以上數據選擇如下刀具：直徑20mm鑲片硬質合金立銑刀，刀尖圓角0.2mm的粗加工刀具，選擇加長型直徑為10R5mm球頭硬質合金刀具進行半精加工，選擇直徑為4R2mm加長球頭進行精加工，選擇設備：XH716四軸數控加工中心。

四、加工流程

表 加工流程

五、結論

雖然葉輪加工較為復雜，但在合理的選擇刀具、CAM軟件、后處理器，認真分析三維數據模型，C軸的加工速度參數等加工條件，我們可以高速、高質的加工出合格的產品。

在學生的實習實訓中，學生以真實的工廠產品貫穿于整個學習過程，學生從中學到了對于此類典型的葉輪加工、葉輪分析、數據模型優化、數控編程優化、刀具、量具、工具選擇、機床的使用等實踐技能，深刻體會到加工操作規程，文明生產制度、高質高效理念的重要性，學生系統的詳細的了解了整個加工工藝制定及實踐加工過程，提高了學生實際加工生產應用的綜合能力。

校企合作產品，提高了高職院校學生實際加工能力，企業的生產理念。保產生效益，降低廢品率。保證學生無縫隙上崗，提高就業率，同時提高了實驗教師的實踐教學能力和理論水平，提高了高職院校的社會服務能力，更進一步深化校企合作。

參考文獻：

趙 波.模具加工前沿技術—高速加工[J].模具技術，2000(2)75-79