某涡轮增压器叶轮的加工工艺分析
叶轮加工工艺分析
叶轮加工工艺分析叶轮加工是现代工业中非常重要的一个制造工艺，广泛应用于风力发电、航空航天、汽车制造等领域。
本文将分析叶轮加工的工艺流程、加工方法和常见问题，并对未来的发展进行展望。
叶轮加工的工艺流程通常包括以下几个步骤：设计、制造模型、数控编程、机床加工和表面处理。
设计阶段是叶轮加工的基础，通过CAD软件对叶轮进行建模，确定叶轮的几何参数和工作原理。
制造模型是将设计好的叶轮加工成模型样品，通常可以采用数控机床进行加工。
数控编程是将设计好的叶轮模型转换为机床可以识别的指令，以控制机床进行加工。
机床加工是将编程好的指令加载到数控机床，进行切削加工，通常采用高速钻铣切削。
最后，叶轮的表面处理是通过抛光、镀层、喷漆等方式对叶轮的表面进行改善，提高其耐磨性和外观质量。
叶轮加工的方法主要有切削加工和成型加工两种。
切削加工是通过切削力将工件表面切削掉的一种加工方式，常用的切削加工方法有车削、铣削、钻削等。
成型加工是通过对材料进行压力加工，将其塑性变形成预定形状的加工方法，常用的成型加工方法有冲压、挤压、锻造等。
对于叶轮的加工来说，常用的方法包括车削、铣削和钻削。
其中，车削是将旋转的刀具和工件相对挤压，以获得所需形状和尺寸的加工方法；铣削是通过多刃刀具在工件表面上运动，将金属从工件表面削除的方法；钻削是利用旋转的钻头在工件上进行穿孔的方法。
在叶轮加工中常见的问题包括切屑处理、加工精度、加工难度等。
切屑处理是指在切削加工过程中产生的切屑的处理问题。
由于切屑的形状复杂、尺寸不一，如果处理不当容易使切屑堵塞机床，造成工作停止。
因此，切屑处理关乎整个加工过程的稳定性和效率。
加工精度是指叶轮加工的尺寸、形状和位置精度的控制。
叶轮作为复杂零部件，其加工精度直接影响其工作性能和质量，因此需要进行严格的控制。
加工难度是指叶轮加工过程中所面临的技术难题。
叶轮具有复杂的曲线形状和细小的空腔结构，对切削加工精度和机床稳定性要求较高，因此在加工过程中会面临一些技术难题，如刀具的选择和刀具寿命的控制等。
压气机叶轮数控车削加工工艺剖析
压气机叶轮数控车削加工工艺剖析摘要通过对图样总体工艺分析，明确加工内容及技术要求，得出安排三道车削工序的理由，针对每道工序，从确定加工方案、选取定位基准及装夹方法、走刀路线、工步划分、刀具及切削用量选择等诸多方面进行深入细致的阐述，然后对加工中易出现的质量问题及改进措施进行分析。
关键词压气机叶轮数控车削工艺压气机叶轮是汽车涡轮增压器中的关键部件，它的质量直接影响增压器的质量。
对压气机叶轮的技术要求、加工工艺要求十分严格。
达到产品质量标准。
一、加工图样及技术要求技术要求：1.机械加工线性尺寸的未标注公差按GB/T1804_92-m。
2.机械加工角度的未标注公差按GB/11335_89-m。
3.叶片外弧去毛刺、保留锐角、其余修钝锐边。
4.压气机叶轮片数为12片。
5.未标注表面粗糙度为不加工。
二、零件工艺总体分析从结构上看，该工件轮廓面由内外圆柱、台阶、椎体、圆弧、平面等组成，加工部位较多，材料为ZL105A-T5，加工时极易变形。
从精度上看，多个尺寸精度和表面粗糙度要求较严格，特别是形位公差要求较多且较严格，编排加工工艺时应考虑细致。
叶轮在装机前，经过动平衡后把该工件的内孔穿在转子轴上，使之形成过渡配合来使用，因此切削加工时形位公差、内孔尺寸及表面粗糙度尤为重要。
根据该工件外形条件，可采用CAK6136/750di四工位刀架的数控车床加工。
此外毛坯为精密铸造经喷砂得到，加工余量不大，故每道工序可以用粗、精车来完成。
零件图尺寸标注完整，轮廓描述清晰，无热处理和硬度要求，批量为500件。
通过上述分析，采用三道工序车削完成：大端面及内孔加工；平总长；台阶、外圆及圆弧加工。
采用此三道工序车削及顺序的理由：为了使内孔和大端面的跳动符合精度要求，必须采取内孔和端面在一次装夹内完成的加工办法来实现，要使内孔和外圆、台阶符合跳动的要求，必须以内孔做定位基准来解决，但是需要用内孔做定位基准，必须需要先把总长取出来解决。
整体叶轮的加工工艺
整体叶轮的加工工艺0 引言叶轮是涡轮式发动机、涡轮增压器等动力机械的关键部件，广泛应用于航空航天、船舶机械、石油化工等领域。
日常生活中常见的应用就是汽车的涡轮增压器。
整体叶轮的形状比较复杂，叶片的扭曲大，极易发生加工干涉，因此其加工的难点在于流道、叶片的粗、精加工。
本文将利用UG NX、UG/Post Builder、VERICUT对五轴编程中的三大难点（刀路轨迹的编写、后置POST的编写、仿真验证）进行详细的说明。
1 加工工艺分析考虑到整体叶轮实际的工作情况，一般整体叶轮的曲面部分精度高，工作中高速旋转，对动平衡的要求高等诸多要求，结合叶轮的形状、结构特点、材料安排工艺路线如下：1）铣出整体外形，钻、镗中心定位孔；2）精加工叶片顶端小面；3）粗加工流道面；4）精加工流道面；5）精加工叶片面；6）清根处理。
本文主要研究了流道粗、精加工和叶片精加工加工轨迹规划。
对于整体叶轮为叶片分布均匀的回转体类零件，应选择它的底面圆心作为工件的原点，进而简化工件的找正和后处理过程。
根据整体叶轮的几何模型特征，可以基本上确定例如加工所使用机床型号、刀具参数、夹具和装夹方式等。
叶轮的加工使用DMG 75V的机床，SIEMENS 840D的控制器。
该机床配备有X、Y、Z三个线性轴，B、C两个回转轴构成了一台标准的TH（Table_Head）结构的五轴联动加工中心。
刀具的使用方面，五轴联动加工中优先使用球头刀和圆角R刀加工，这样可以最大程度上减少由刀具引起的过切和干涉。
对于流道较窄的叶轮，在加工窄流道处时，可以适当选择锥度球头铣刀，可以有效的提高刀具的刚性。
流道粗加工过程去除主要加工余量，直接影响着精加工的效率和质量，提高开粗加工的效率和质量对整个叶轮的加工具有重要意义。
叶轮流道部分的加工余量并不随着叶轮型线均匀分布，切削过程中切削深度不断变化，刀具受力变化较为剧烈，大大缩短了刀具寿命，降低了加工质量，这需要合理规划加工轨迹。
一种涡轮叶片的加工方法
一种涡轮叶片的加工方法
涡轮叶片的加工方法有多种，以下是其中一种常见的方法：
1. 选择合适的材料：一般涡轮叶片使用的材料包括镍基合金、钛合金等，因此需要根据实际需求选择合适的材料。
2. 设计叶片形状：根据涡轮的设计需求，使用计算机辅助设计软件绘制叶片的三维模型。
3. 制作铸造模具：根据叶片的形状，制作用于铸造的模具，一般使用耐火材料，如石膏或砂土。
4. 铸造叶片：在模具中加入熔化的金属材料，如镍基合金，然后等待金属凝固形成叶片。
5. 清理和抛光：将铸造好的叶片进行清理和抛光，以去除表面的瑕疵和粗糙度，使得叶片表面光滑。
6. 动态平衡：根据叶片的形状和要求进行动态平衡调整，以确保叶片的旋转平衡和工作稳定性。
7. 检测和质量控制：使用非破坏性检测方法（如超声波检测）或其它方法对叶片进行质量检测，确保叶片的质量符合要求。
8. 表面处理：根据需要，对叶片表面进行进一步处理，如表面涂层或加工添加附属部件。
9. 最终修整：对加工完成的叶片进行最终调整和修整，确保叶片的形状和尺寸与设计要求相符。
10. 组装：将加工好的叶片与涡轮其他部件进行组装，完成涡轮的制造。
需要注意的是，涡轮叶片的加工方法还可以根据具体的工艺要求和设备条件进行调整和改进。
增压涡轮加工方式
增压涡轮加工方式一、引言增压涡轮是一种通过压缩进气以提升发动机性能的关键部件。
在汽车、航空航天和工业领域，增压涡轮被广泛应用。
本文将介绍增压涡轮加工的方式和工艺，以及其在现代工业中的重要性。
二、增压涡轮加工方式1. 涡轮叶片加工涡轮叶片是增压涡轮的核心部件，其加工方式决定了涡轮性能的优劣。
常见的涡轮叶片加工方式包括铸造、锻造和数控加工。
铸造是一种传统的加工方式，通过熔融金属注入模具中成型，然后进行后续加工和修整。
锻造则是将金属加热至可塑状态后进行冷却，通过锤击或压力使金属形成所需形状。
而数控加工则利用计算机控制的机床进行精确的切削加工，可以实现复杂的叶片几何形状。
2. 增压壳体加工增压壳体是涡轮的外壳，承载着压力和温度的巨大变化。
因此，增压壳体的加工方式需要保证其强度和密封性。
常见的加工方式包括铸造、锻造和数控加工。
与涡轮叶片类似，铸造和锻造可以实现复杂形状的壳体，但可能需要进行后续的修整和加工。
而数控加工则可以直接根据设计图纸进行精确的切削加工，提高加工效率和质量。
3. 涡轮轴承加工涡轮轴承是增压涡轮中的重要组成部分，承受着高速旋转和高温环境下的巨大压力。
因此，涡轮轴承的加工需要保证其高精度和耐用性。
常见的加工方式包括磨削、热处理和表面处理。
磨削是一种常用的加工方式，可以实现轴承的精确尺寸和光洁度要求。
热处理可以改善轴承的硬度和耐磨性，提高其使用寿命。
表面处理则可以提高轴承的摩擦性能和抗腐蚀性能。
4. 涡轮轴加工涡轮轴是连接涡轮叶片和增压壳体的关键部件，其加工方式需要保证其强度和精度。
常见的加工方式包括车削、磨削和热处理。
车削是一种常用的加工方式，可以实现轴的精确尺寸和光洁度要求。
磨削则可以进一步提高轴的尺寸精度和表面质量。
热处理可以改善轴的硬度和耐磨性，提高其使用寿命。
三、增压涡轮加工工艺增压涡轮加工的工艺流程包括设计、加工准备、加工过程和质量控制。
首先，根据涡轮的性能要求和工作环境，设计合适的叶片、壳体和轴承结构。
涡轮增压器壳体轴孔加工工艺优化措施研究
涡轮增压器壳体轴孔加工工艺优化措施研究涡轮增压器是一种通过利用废气压力来提高发动机气缸进气量的装置。
在汽车发动机中起到提高动力性能和燃油经济性的作用。
而涡轮增压器的壳体轴孔加工工艺，对于涡轮增压器的性能和稳定性影响非常大。
本文将对涡轮增压器壳体轴孔加工工艺进行研究，探讨优化措施，以提升涡轮增压器的性能和稳定性。
一、涡轮增压器壳体轴孔加工工艺分析涡轮增压器壳体轴孔是涡轮叶轮轴的承载部件，对于轴孔的加工工艺影响着轴孔的精度和表面质量。
传统的轴孔加工工艺主要包括钻孔、铰削和车削。
钻孔是轴孔加工的第一道工序，直接影响着后续工序的加工效果。
铰削和车削则是对轴孔进行精密加工和光面处理。
传统的轴孔加工工艺存在加工周期长、加工精度难以保证、工艺复杂等问题，无法满足现代高性能涡轮增压器的需求。
二、轴孔加工工艺优化方案1. 利用数控机床进行轴孔加工。
采用数控机床，可以实现轴孔加工的自动化和精密化。
数控机床可以根据预先设定的程序进行加工，保证轴孔的加工精度和表面质量。
数控机床具有高效加工的特点，可以大大缩短加工周期，提高生产效率。
2. 采用先进的刀具和切削技术。
选择合适的刀具和切削技术对轴孔加工质量至关重要。
先进的刀具材料和切削技术可以提高切削效率，减少切削温度，降低加工变形和表面粗糙度，从而提高轴孔的加工质量。
3. 优化加工工艺流程。
通过优化轴孔加工工艺流程，合理安排各道工序的顺序和参数，可以提高加工效率，降低加工成本，减少废品率。
优化工艺流程可以使轴孔在加工过程中受到的变形和损伤最小化，保证轴孔的精度和表面质量。
4. 加强质量控制和检测。
在轴孔加工过程中，加强质量控制和检测是确保轴孔加工质量的关键。
通过建立严格的质量控制体系和完善的检测设备，可以及时发现加工中存在的问题，及时进行调整和修正，保证轴孔加工质量符合要求。
三、优化措施实施效果根据上述优化方案，对涡轮增压器壳体轴孔加工工艺进行优化，并在实际生产中进行了验证。
涡轮加工工艺
涡轮加工工艺涡轮加工工艺涉及到多种方法和技术，用于生产高性能的涡轮发动机零件。
以下是一些常见的涡轮加工工艺：1. 铸造工艺：涡轮叶片的铸造通常采用失蜡法铸造工艺。
首先，制作叶片的瓷土模型，然后在外部包裹蜂蜡进行失蜡法铸造，以形成叶片内部的空气通道。
这种工艺能够生产出复杂形状的叶片，并具有良好的空气动力学性能。
2. 电解加工：电解加工是整体叶轮的重要加工方法之一。
针对自由曲面整体叶轮叶片的加工难题，通过对整体叶轮叶片电解加工中的加工工艺、成形规律、阴极设计、加工路径规划、加工参数选择、加工过程故障诊断以及数字化制造等关键技术的研究，提高叶片加工精度、加工稳定性和工作效率。
3. 磨削加工：涡轮轴的磨削加工是一种精密加工方法，用于提高轴的形状和尺寸精度。
例如，17—4PH不锈钢涡轮轴的磨削加工，通过磨削加工，可以实现轴的形状和尺寸的精确控制。
4. 线切割加工：线切割加工方式用于完成轮盘的榫齿加工。
通过设计制作新型线切割高温合金榫齿切割加工工装夹具，解决了采用摩擦焊连接方式的高压比增压器的研发和生产需求。
5. 成形电加工：成形电加工是一种针对带弯扭叶片整体涡轮盘加工的方法。
通过对整体叶轮叶片型面数控电解精加工的若干关键技术研究，实现了整体叶轮叶片的高精度加工。
6. 高速切削：高速切削是一种高效、准确的加工方法，可用于涡轮发动机零件的加工。
通过高速切削，可以减少加工时间，提高零件的精度和表面质量。
7. 精密切削：精密切削是一种高精度加工方法，用于生产高精度涡轮发动机零件。
通过精密切削，可以实现零件尺寸和形状的精确控制。
总之，涡轮加工工艺涉及多种方法和技术，根据不同的零件特性和加工要求，选择合适的加工工艺，以实现高性能涡轮发动机零件的生产。
车用涡轮增压器叶轮的五轴数控加工方法研究
2021年第6期网址： 电邮：*******************车用涡轮增压器叶轮的五轴数控加工方法研究王小旭1,付大鹏2（1.吉林工业职业技术学院,吉林吉林132013；2.东北电力大学,吉林吉林132012）表3IT5~IT14的标准公差计算公式μmIT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT147i （I ）10i （I ）16i （I ）25i （I ）40i （I ）64i （I ）100i （I ）160i （I ）250i （I ）400i （I ）表2铣削加工能够达到的经济精度表1叶轮参数0引言涡轮增压器属于流体机械的一类，具有降低汽车污染排放量、提高发动机燃油效率及降低燃油使用量等功能[1]，其制造质量的优劣直接影响着汽车发动机的整体性能。
叶轮作为涡轮增压器的关键零部件，其加工质量能够直接影响着旋转式流体机械的性能，进而影响发动机的工作效率。
因其自身存在着加工精度要求高、曲面复杂等特点，故此铣削加工难度较大，当前车用涡轮增压器叶轮多数采用铸造方法加工，不可避免地存在材料偏析、动平衡差等缺点，直接影响其使用性能。
如何通过合理规划加工工艺、选择加工参数来实现叶轮的铣削加工，对提高涡轮增压器叶轮的加工水平和使用性能有着十分重要的意义[2]。
1叶轮加工技术要求涡轮叶轮是由12个超薄大扭曲叶片组成，叶轮主要参数如表1所示。
由《机械加工工艺设计手册》可知，叶轮加工的允许偏差为0.6~0.8mm ，另外铣削加工所对应的经济精度如表2所示。
由表2可知，高速铣削精加工后粗糙度能够满足Ra 0.8μm 的要求，且零件的精度等级能够达到IT5~IT6。
当基本尺寸D <500mm 时，其公差单位的计算公式为i =0.458/+0.001D 。
当基本尺寸D >500~3100mm 时，其计算公式为i =2.1+0.004D 。
式中：D 为基本直径，mm ；i 为公差单位，μm 。
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向；余量放为 ０ ． ０ ５ ｍ ｍ，最 大步 长设 为 ０ ． １ ｍ ｍ；主 轴转速为 ６ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 。生成的刀轨图如图 ３所示 。
度。
叶片的粗精加工均使用多层铣削 的办法 ，减少单次进 给量 ； （ ３ ）选 用材 质较硬 的刀柄与 刀具 ，避 免在 加 工时产生让刀现象 ，尽量使其与设计形状 吻合 。在加 工 叶片的内弧面与外 弧面时 ，这 两处是 叶身曲率最大 的地方 ，而机床加 工时走刀选 用的是线性插补 ，必然 会产生非线性误差 。为满足 涡轮增压 器 的工作 性能 ，
来料一粗精加 工基 准一包覆 面开粗一粗 加工流道 一 粗加工 叶片一 半精加 工流道一半精 加工叶片一 半精 加工轮毂与叶片过渡面一 精加工流道一 精加工叶片一 精 加工轮毂与叶片过渡面一后 续处理 。 ２ ． ３ ． １ 重点子工序分析
针对上述加工方案存在 的问题 ，拟采用五轴联动 机 床加工此叶轮 ，在满 足叶轮设计要 求的基 础上 ，减
少 加工装夹工序 、生产 时间 ，以降低 生产成 本。 ２ 叶轮 的加 工工 艺分 析
由于该叶轮 的轮毂和叶片分别是 圆台形与复杂曲
面 ，因此 ，应 根 据不 同区域 进行 合理 的加工 工 艺分
析。
流道粗 、精加工 。比较三轴铣削后的毛坯与叶轮 模型 ，加工余量依然很大 ，但是 ，为半精加工去掉 大 量余量 的同时 ，设置参 数时需要考 虑两个 问题 ： （ １ ） 虽说采用大刀开粗 ，但刀具直径决不能大于流道之 间 的栅距 ； （ ２ ）所 选刀具 也不能 干涉到轮 毂与 叶片之
ｍ ｉ ｎ ；精 加 工 流 道 时 ， 采用 ６ ６ ｍ ｍ 的球头 刀 加工 。其 他 参 数 做 一
定 的 调 整 。 生 成 的 刀 轨 图如 图 ２所 示 。
图 ２ 流道粗加工刀轨 图
尖点发生震动 ，装短时刀轴与工件易发生干涉 。
２ ． ２ 叶 片的 工 艺分析 由于该叶轮的叶片形状为扭 曲的变截面 ，从包覆
１ ． ２ 优 化 后 工 艺 方 案
（ ３ ） 在叶片 的粗 、精 加 工 时 ，均采 用 多层 切 模式 ，并依次降低单次进给量 。
（ ４ ）在 叶 片 精 加 工 后 ，将 叶 身 表 面 余 量 放 为
０ ． ０ ５ ｍ ｍ，为下一工序抛光做准备 。
２ ． ３ 叶轮加 工的工 艺流程
到对叶片支撑作用 ，可以防止在粗加工 时走 型 ； （ ２ ）
（ ３ ）叶身 的最大壁厚为 ０ ． ５ ｍ ｍ。
根据典 型零件 的加工 工艺方 法 ，具 体采用 以下措
施：
（ １ ）根 据毛 坯材料 的硬度 值 为 Ｈ Ｖ ４ １ ０ ，叶身部 位首 先采用 ６ ６ ｍ ｍ硬 质合金 的球 头刀 加工 ，在 加 工 到叶片前缘的翻边处时 ，刀轴矢量变化非常明显 ，所 以应采用 动态 速 度优 化进 给 速度 ，同时 降低 旋转 速
曲面 到叶跟底部也是带有弯 曲 ，因此在加工此 叶片时
应注 意以下 几方 面问题 ：
（ １ ） 叶 片 翻 边 处 ，刀 轴 矢 量 变 化 急 剧 ；
（ ２ ）加工 内弧 面时 ，注意刀 轴 与相 邻 叶片是 否
发 生 干涉 ；
叶片粗 、精加工 。由于叶轮 的叶片属于薄壁片体 型零 件 ，所 以加工时极其 容易产生形变 。为避免此现 象的发生 ，可 以采取 以下 一系列 措施 ： （ １ ） 在粗 加 工非第一流道时 ，采用在 已加工流道处填充物质 ，起
・
５ ２・
机 床 与 液 压
第４ ｌ 卷
旋转运 动 ，因此 ，对 其工作性 能要 求较 高 ，制造 叶轮 的传统方法一般为铸造成型 、再经过打磨 、抛光等工 序 。但是 ，传统 的制造方法生产效率 比较低且很难保 证 叶片 、流道 的强度 与精度 ，进 而导致 叶轮在 高速旋 转时动平衡性较差 ，影响涡轮增压器 的工作效率 。
（ ２ ）流道精加 工 。与上 工 序位 置相 同 ，但 由于 加 工到流道 底层 ，整个 流 道顶 部狭 窄 、底 部 呈放 射
面 ，且考 虑与叶片过渡 处 的圆角 ，所 以在精加 工 时 ， 应 严格考虑用刀的大小问题以及装刀长短 。装长时刀
邻的叶片设 为干涉 面 ； 主轴 转 速 为 ５ ０ ０ ０ ｒ ／
采用 曲率差值法解决此 问题 。叶根部是圆台形轮毂
与叶片相连处 ，其 根部 圆角为 昭 ，所 以采 用 ６ ６ ｍ ｍ 镶 刀片的球 头刀铣削 ，保证其加工到位 。其他参数如 下 ：每层 的背 吃 刀量 ｏ 为 ０ ． １ Ｉ Ｔ Ｉ ｌ ｎ ；切 削 模 式 为 单
（ ２ ）在 曲率变化 急剧 的部 位 ，将 刀轴 的最大 摆 角加 大 ，且 将 两 侧 未 加 工 的 叶 片 设 置 为 干 涉 检 查
问的圆角 。考虑 以上依据 ，选用 ４ ， １ ｏ ｍ ｍ 的整体式硬 质合金 的球 头刀 进行 加工 ，每层 的背 吃 刀量 ｏ 为 ｌ
２ ． １ 流 道 的 工 艺 分 析
观察叶轮模型 ，该叶轮的叶片与轮毂的交接部位
的两弧形 面属于光滑过渡连接 ，因此 ，可直接采用 球头刀进行清根处理 。为满足流道设计要求 ，在制定 加工方案 时应 注意以下 几个 问题 ： （ １ ）流道粗加 工 。此 部 位 为 内凹 圆 台面 ，在 加 工时可直接采用镶 刀片的球头 刀加工 ，毛坯 为实体棒 料 ，根据 与设计模 型相 比较加 工余量 大 ，所 以采用分
层切削 ，利用往复上升模式加工 ；
ｍ ｍ；驱 动方式 选择 曲面驱 动 ，将最 大残 留高度 设 为 ０ ． ２ ｍ ｍ；为精加工将 叶片与 叶毂 的余量放为 ０ ． ２ ｍ ｍ；
为避 免 刀 轴 与 工 件 发 生干 涉 ，将 刀 轴 的 最 大摆角设为 １ ５ 。 及把 相