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整体叶轮是一类具有代表性且造型比较规范、典型的复杂零件,其形状特征明显,工作型面的设计涉及到空气动力学、流体力学等多个学科,因此曲面加工手段、加工精度和加工表面质量对其性能参数都有很大影响。 传统的叶轮加工方法是叶片与轮毂采用不同的毛坯,分别加工成形后将叶片焊接在轮毂上。此方法不仅费时费力,且叶轮的各种性能难以保证。为提高加工质量和工效,充分满足产品生产的要求是制造技术发展永恒的主题。高速铣削技术、多轴尤其五轴数控机床及CAM技术的不断发展正是综合满足了制造业的这种需求。高速切削产生的热量小、切削力小及零件变形小,特别适合于轻金属(如铝合金)的制造;五轴数控加工解决了复杂外形零件,特别是曲面的加工瓶颈问题,极大地提高加工表面质量和加工效率;CAM技术能够缩短产品的制造周期,提高产品的质量。因此通过研究整体叶轮的五轴高速铣削加工工艺,能够大幅度地提复杂曲面类零件的制造水平。 本文针对整体叶轮的特点,结合高速切削技术和多轴数控加工技术,总结出适合整体叶轮高速铣削所需要的刀具类型和切削用量的范围,并对加工过程中引起整体叶轮零件加工变形及切削力问题进行分析和研究,制定初步的数控加工工艺方案。通过计算机仿真,包括几何仿真和物理仿真,即刀路轨迹仿真和有限元分析,研究数控加工工艺对零件变形的影响,包括走刀轨迹、进给路线、切削方法、装夹方式、切削力及切削参数的选用,采取预防和减小零件变形的相关措施,并对切削参数进行优化,以保证零件的加工质量,实现最低加工成本和最短加工时间。最后,针对HERMLE C1200U五轴数控铣削中心创建专用后置处理程序,得到完备的数控加工仿真文件、NC程序和最优车间文件。