大型复杂曲面零件加工余量均布优化问题研究
收稿日期:2002204228.
作者简介:严思杰(19652),男,博士研究生;武汉,华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心(430074).
基金项目:国家高技术研究发展计划攻关项目(980342034).
大型复杂曲面零件加工余量均布优化问题研究严思杰 周云飞 彭芳瑜 赖喜德(华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心)摘要:提出通过曲面的初始匹配和精确匹配来实现余量分布的优化.初始匹配决定后续算法的变量空间;精确匹配获得最佳的曲面匹配姿态及最佳的余量分布.精确匹配采用最小二乘方法构造评估函数,应用遗传算法和单纯形法混合寻优,直接对问题涉及的曲面匹配变换矩阵的6个未知量求解.应用结果表明该方法具有易于实现、算法稳定等特点,较好解决了大型复杂曲面类零件加工余量计算问题.
关 键 词:数控加工;遗传算法;单纯形法;加工余量;曲面匹配中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:167124512(2002)1020035203
余量计算的关键是实现曲面良好匹配,利用计算机进行曲面匹配计算,已有不少文献报道了这方面的研究进展[1～4].但这些方法应用于求解
复杂曲面类零件的曲面匹配问题具有多方面的不足.鉴于此,本文提出通过曲面的初始匹配和精确匹配来实现余量分布的优化.
1 大型复杂曲面工件曲面匹配问题描述
曲面匹配问题涉及两组数据:一组为毛坯测量点数据(这里将测量点记为p
i(i=1,2,…,n)
;
一组为CAD模型曲面数据,其包含实体模型、线框模型及面、线、点等的拓扑信息(其中的面记为Sj(j=1,2,…,m).毛坯相对于CAD模型面,存在一组自由位姿,该自由位姿构成了一个欧氏群E(3)中的子群G
0
[1～3],问题求解的目的是在
子群G0中搜寻一欧氏变换矩阵T,使得P
′
i=
Pi
・T(i=1,2,…,n)尽可能包容CAD模型
面.设欧氏变换矩阵T为
T=R0p1,p∈R3,R∈O(3),(1)式中,O(3)为一组行列式值为1的正交阵;R为描述毛坯相对CAD模型体的姿态,即R=[rij]3×3,(2)式中,r
11=cosβcosγ;r12=cosβsinγ;r13=
-sinβ;r21=sinαsinβcosγ-cosαsinγ;r22=sinαsinβsinγ+cosαcosγ;r23=sinαcosβ;r31=
cosαsinβcosγ+sinαsinγ;r32=cosαsinβsinγ-sinαcosγ;r33=cosαcosβ,α,β和γ分别为毛坯
体绕固定轴x2y2z的旋转角,p为描述毛坯相对CAD模型体的位移p=[px,py,pz],(3)px,py和pz
分别为毛坯沿x,y和z方向的位移
量.依据最小二乘法原理,构造目标函数:
f(T)=∑ni=1‖Pi・T-Qi‖2,(4)式中,Qi为P′i=Pi・T(i=1,2,…,n)在对应CAD模型面S
j上的最近点;Qi
由下式确定:
Qi={Qi:minps∈Φ{‖P′i-ps
‖},i=0,1,…,n},
式中,ps为对应CAD模型面Sj上的点;Φ为S
j
上所有的点构成的集合.
记P′i,Qi之间的距离为di,曲面Sj在Qi点的外法矢量为ni,矢量ri=P′i-Qi.设H=ni・ri,如果H≥0,则记di≥0,否则,记di<0.为了保证各个毛坯点具有加工余量,构造如下的约束条件:
di
≥δ (i=1,2,…,n),(5)
式中δ为加工精度容许量.这样,求解复杂曲面匹配问题时,对于毛坯点完全包容CAD模型面的情形,可将其数学模型描述为:搜寻一欧氏变换矩阵T,使得式(4)具有最小值,且满足式(5)
.
而对于毛坯表面质量出现问题,不能完全包容的情形,其数学模型可以描述为:搜寻一欧氏变
第30卷第10期 华 中 科 技 大 学 学 报(自然科学版) Vol.30 No.10
2002年 10月 J.HuazhongUniv.ofSci.&Tech.(NatureScienceEdition) Oct. 2002换矩阵T,使得目标函数(4)具有最小值,容许2%～3%的点不满足约束条件(5),这些点需要补焊,变换矩阵T同时还得保证补焊量最小.2 毛坯曲面的初始匹配取CAD模型面中某一面(如S1面)上三个角点Pi(i=0,1,2),其u,v参数化坐标分别为(0,0),(1,0),(0,1).取毛坯对应面的对应角点qi(i=0,1,2),构造如下两组单位矢量:e1=P1-P0/|P1-P0|;e3=e1P2-P0/|P2-P0|;e2=e3×e1;e′1=q1-q0/|q1-q0|;e′3=e1q2-q0/|q2-q0|;e′2=e′3×e′1.分别以P0,q0为局部坐标系原点,矢量e1,e2,e3及e′1,e′2,e′3构成二局部坐标系,如图1所示.图1 二局部坐标系的构建设经过式(1)中的T变换,两坐标系完全重合,则必有[e′1,e′2,e′3]T・R=[e1,e2,e3]T,于是, R=[e′1 e′2 e′3]・[e1 e2 e3]T=[rij] (i,j=1,2,3).(6) 由式(2)与(6)可得α=Atan2[r23 r33];β=Atan2[-r13,(r223+r233)1/2];γ=Atan2[r12,r11],式(3)中的平移矩阵由p=[P0-q0・R]确定.经过上述匹配,毛坯围绕三轴的转动范围已不大,α,β和γ变化范围不会超过±5°,沿三轴的平移量px,py,pz也不会超过2个最大毛坯厚度,据此可以将6个变量的变化范围确定下来.
3 遗传算法2单纯形法求解曲面精确匹配问题
3.1 遗传算法a.搜索空间.
搜索空间对遗传算法的搜索速
度与效果具有决定性的影响.搜索空间DΑR
s
,
这里D=∏sk=1〈lk,rk〉,即每个变量都被限定在一给定的区间〈lk,rk〉(1≤k≤s)里,在曲面匹配问题中,6个变量通过上述初始匹配即可将其变化范围确定下来.
b.染色体编码.由以上知,
一个欧氏变换矩
阵由6个未知量确定(3个平移量[p
x,py,pz]
及3个旋转量[α,β,γ])因此该染色体由6个基因构成.定义数组gene[6]依次予以保存.本文采用浮点数编码.
c.适应度函数.在遗传算法中,
适应度函数
是评价个体优劣的依据.在曲面匹配问题求解过程中,要求使式(4)
的目标函数值最小,同时满足
式(5)的约束条件.因此定义如下的适应度函数:
fFitness=∑ni=1(V・d2i),(7)
式中,V为惩罚因子,当di≥δ时,V=1;当d
i
;
δ时,V为一视惩罚强弱而给定的大于1的整数
(此处为求目标函数最小值).di为P′i,Q
i
之间的
距离,di=‖Pi・T-Qi‖ (i=1,2,…,n)
.
d.遗传操作.
遗传操作有选择、杂交、变异三
种操作.曲面匹配求解过程中,对杂交算子Pc和变异算子Pm的选择至关重要,其关系到新个体的生成和群体的多样性,直接影响搜索速度和搜索结果的优劣.Pc一般应取较大值,但取值过大,
易于破坏种群的优良模式;取值过小,产生新个体的速度又太慢,Pc的范围一般为0.40-0.99
.P
m
一般应取较小值,若Pm取值较大,则有可能破坏
掉很多较好的模式,使得算法的性能近似于随机搜索的性能;若Pm取值太小,则变异操作产生新个体的能力和抑制早熟现象的能力较差,一般地Pm
的范围为0.0001～0.1
.
当遗传算法种群的最优个体的适应度连续20代不发生变化时,认为遗传算法出现早熟,此时应用单纯形法[5]进行搜索.
3.2 算法步骤a.初始化.确定解空间的染色体表示,
指定
群体规模N,杂交算子Pc和变异算子P
m,
确定
进化终止准则,产生初始种群.
63 华 中 科 技 大 学 学 报(自然科学版) 第30卷b.群体进化.群体进化按杂交算子P
c
和变异算子Pm从上一代种群中产生新的个体,每一代都将最优个体保留下来.c.单纯形法寻优.当遗传算法种群的最优个体的适应度连续20代不发生变化,引入单纯形法寻优,单纯形法仍然以式(7)对目标进行评估,搜索完毕后,将得到的变量值及适应度值带回遗传算法继续搜索.d.终止检验.若搜索满足预设的进化终止准则,则搜索停止,否则,转步骤b.当搜索终止时,就得到最佳的曲面匹配变换矩阵T,可依据T计算出毛坯各点加工余量.据此可知哪些点需要补焊,以及补焊量的大小.4 加工余量计算本文算法已用于大型混流式和轴流式水轮机叶片的加工余量的计算.针对一大型混流式叶片统一在设计坐标下的CAD模型与毛坯测量点,叶片面积约40m2,毛坯重约30t,加工完成后零件净重约19t.叶片有11张曲面,扭曲成“X”形,最小包容空间为5500mm×4650mm×1900mm,毛坯点分布为叶片上表面96个,下表面88个,其
他面在计算中所占权重很小,忽略不计.初始匹配让毛坯测量点变换到CAD模型面附近.求得了初始匹配矩阵.取群体规模为30,杂交因子0.8、变异因子0.02进行搜索,在Pentium733机器上运行大约20min,搜索到了最优变换矩阵.
实际计算结果表明,本方法易于实现,计算稳定,较好解决了大型复杂曲面零件加工余量计算问题,具有实用性.
参考文献[1]LiZexing,GouJianbo,ChuYunxian.Geometricalgo2rithmsforworkpiecelocalization.IEEETrans.Robot.Automat.,1998,14(6):864～878[2]GouJianbo,ChuYunxian,LiZexing.Onthesymmet2riclocalizationproblem.IEEETrans.Robot.Au2tomat.,1998,14(4):533～540[3]储云仙,苟剑波,吴 洪等.工件自动混合定位包容问题的研究.机械工程学报,2000,36(1):45～49
[4]EsatII,BahaiH.Surfacealignmentbasedonthemo2mentofinertiaandimprovedleast2squaresmethods.Proc.Instn.Mech.Eng.,2000,214(B7):547～554[5]刘惟信.机械最优化设计.北京:清华大学出版社,1994.
OptimizationofallowancedistributionontheworkpieceswithlargesculpturedsurfacesinNCmachiningYanSijie ZhouYunfei PengFangyu LaiXideAbstract:Toassureeverymeasurementpointtohaveevenallowance,anoptimizationmethodisproposedforallowancedistributiononlargeworkpiecewithcomplexsurfaces,whichconsistsofroughsurfacematch2ingandaccuracysurfacematching.Theroughmatchingdecidesthevariablerangeofthefollow2upalgo2rithms,whereupontheaccuracymatchingacquirestheoptimallocationandtheoptimalallowancedistribu2tion.Tocopewiththeaccuracymatching,ahybridglobaloptimizationmethodisadopted.Itsharesthtad2vantagesofbothgeneticalgorithms(GAs)andsimplex.Themethodrecommendedhasbeenusedinthe52axismachiningofboththelargeKaplanandFrancishydroturbineblades.Thepracticeshowsthatthemethodiseasytorealizeandthealgorithmissteadyandreliable.Keywords:NCmachining;geneticalgorithms;simplex;machiningallowancesurfacematchingYanSijie DoctoralCandidate;NationalNCSystemEng.ResearchCenter,HuazhongUniv.ofSci.&Tech.,Wuhan430074,China.
五轴加工中心数控编程技巧
导读：本辑归纳了五轴加工中心后置处理，五轴加工中心静刚度分析与结构优化，复杂曲面 的五轴加工无干涉刀具路径生成技术研究，大型水轮机转轮叶片的五轴加工技术，五轴加工 中心静刚度分析与结构优化。
中国学术期刊文辑（2013）
目录
一、理论篇 复杂曲面零件五轴加工刀轴整体优化方法 1 高动态五轴加工中心 BarbaraSchulz 12 高速卧式五轴加工中心主机结构的选型设计 14 基于 UG 的螺旋叶片数控五轴加工 17 基于多体系统理论的五轴加工中心几何误差建模李欢玲 20 汽车玻璃钢化风栅成形器五轴加工刀轴矢量插值 24 汽轮机叶片五轴加工编程与仿真研究 29 汽轮机叶片五轴加工编程与仿真研究章泳健 34 浅析五轴加工异形管连接器 39 浅析五轴加工中心数控编程技巧 42 人头模型的逆向造型设计及其五轴加工 45 实现低成本五轴加工的秘诀嵌入五轴工作台 47 矢量化编程使航空航天领域的五轴加工更便捷 49 二、发展篇 数控五轴加工余量问题 53 五轴加工不同点详述 54 五轴加工超差故障一例分析 56 五轴加工刀具路径生成的有效加工域规划方法 58 五轴加工模具制造的理想方式 68 五轴加工中非线性误差的检测和处理方法 70 五轴加工中心后置处理与虚拟仿真的研究 75 五轴加工中心任意点旋转坐标的计算 77 西门子 SINUMERIK840D 在五轴加工中的应用 DirkRaben 79 虚拟环境下五轴加工中心的建模技术研究 82 一种五轴加工中心主轴摆动消隙方法研究 87 应用虚拟制造技术开发五轴加工中心 92 直驱式高速龙门五轴加工中心横梁的设计 97
航 空 学 报 Ａｃｔａ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａ ｅｔ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ ｈｔｔｐ：／ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ
薄壁零件加工的特点
•摘要：在数控车加工过程中，经常碰到一些薄壁零件的加工。
本文详细分析了薄壁零件加工的特点、防止变形的工艺方法、车刀几何角度及切削参数的选择，结合在教学实践中的实例设计出加工方案。
关键词：薄壁零件工 ...•摘要：在数控车加工过程中，经常碰到一些薄壁零件的加工。
本文详细分析了薄壁零件加工的特点、防止变形的工艺方法、车刀几何角度及切削参数的选择，结合在教学实践中的实例设计出加工方案。
关键词：薄壁零件工艺分析加工方案1 薄壁工件的加工特点车薄壁工件时，由于工件的刚性差，在车削过程中，可跑产生以下现相。
1.1 因工件壁薄，在夹压力的作用下容易产生变形。
从而影响工件的尺寸精度和形状精度。
当采用如图1所示三爪卡盘夹紧工件加工内孔时，在夹紧力的作用下，会略微变成三角形，但车孔后得到的是一个圆柱孔。
当松开卡爪，取下工件后，由于弹性恢复，外圆恢复成圆柱形，而内孔则如图2所示变成弧形三角形。
若用内径千分尺测量时，各个方向直径D相等，但已变形不是内圆柱面了，这种现相称之为等直径变形。
1.2 因工件较薄，切削热会引起工件热变形，从而使工件尺寸难以控制。
对于线膨胀系数较大的金属薄壁工件，如在一次安装中连续完成半精车和精车，由切削热引起工件的热变形，会对其尺寸精度产生极大影响，有时甚至会使工件卡死在夹具上。
1.3 在切削力（特别是径向切削力）的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度，形状、位置精度和表面粗糙度。
2 减少和防止薄壁件加工变形的方法2.1 工件分粗，精车阶段粗车时，由于切削余量较大，夹紧力稍大些，变形也相应大些；精车时，夹紧力可稍小些，一方面夹紧变形小，另一方面精车时还可以消除粗车时因切削力过大而产生的变形。
2.2 合理选用刀具的几何参数精车薄壁工件时，刀柄的刚度要求高，车刀的修光刃不易过长（一般取0.2~0.3mm），刃口要锋利。
2.3 增加装夹接触面如图3所示采用开缝套筒或一些特制的软卡爪。
使接触面增大，让夹紧力均布在工件上，从而使工件夹紧时不易产生变形。
钛合金薄壁环类零件加工过程分析与研究
钛合金薄壁环类零件加工过程分析与研究摘要：环类零件本身易变形、易超差，直接影响到产品质量。
本文对环类零件加工工艺进行研究，对工艺流程进行详细分析，对加工过程中装夹方式、受力情况进行调整，制定合理的工艺流程和加工参数控制产品的变形，保证零件最终要求。
关键词：易变形车工铣工工艺流程环类零件是机械加工类产品的重要组成部分，主要特点就是易变形，易超差。
内环、外环是机械加工产品的常见的重要组成部件之一。
本次研究的产品为钛合金材料，设计要求精度高，零件为薄壁零件，外环壁厚仅为0.8±0.1（mm）、内环壁厚仅为0.9±0.1（mm），加工过程中变形严重，从机床上卸下前后变形大概有0.5mm左右，零件超差率较高。
其质量直接影响到产品的交付，关系到产品的使用性能。
为了达到设计要求，减少甚至杜绝该类产品超差，满足客户对产品的需求，保证产品质量，特对该薄壁内、外环加工工艺进行研究。
进而找出钛合金薄壁环类零件变形规律，并指导该类型薄壁环类零件加工，最大限度控制变形。
针对上述问题，对工艺流程进行详细分析，找出超差根本原因，通过加工过程摸索加工参数、装夹方式，制定合理的工艺流程以及加工参数来控制产品的变形。
针对问题逐条落实解决方案，现场跟踪验证，解决零件变形难题，提高零件加工效率，力争达到合格率90%以上，保证零件最终要求并做好技术推广，从而减少超差、降低成本、提升零件加工能力。
通过此次加工过程的分析与研究，摸索出薄壁环类零件的加工方法，解决了类似薄壁环类零件加工工艺问题。
1.零件结构分析内、外环为典型的薄壁环类零件，零件为II类锻件，钛合金材料，尺寸精度、几何形状，壁厚均匀性、表面粗糙度以及各表面之间的相互位置要求都很高，机加变形严重，加工后尺寸精度很难保证，因此，如此高要求的薄壁零件加工存在很大难度。
零件加工需经过多次车削、铣削、插削以及叶型孔加工而成。
此零件的高精度是零件加工过程中的难点问题。
2.工艺规程的编制2.1工艺难点及分析工件装夹：零件为薄壁件，装夹过程中存在装夹变形，精车之后松夹，变形严重，容易超差。
机械零件深层渗碳工艺的优化
内燃机与配件1绪论深层渗碳作为一种应用广泛的表面热处理技术，具有改善金属材料的性能，延长机械零部件使用寿命，提高机械零件耐磨性、抗冲击性等使用性能。
所以，在工程作业中对关键零部件进行渗碳处理是必不可少的工艺。
2深层渗碳零件选择与工艺分析2.1重载齿轮渗碳淬火热处理工艺概述渗碳重载齿轮材料按承载能力可分为：一般承载能力用渗碳钢和高承载能力用渗碳钢；按淬透性可分为：低、中、高淬透性渗碳钢。
重载齿轮的渗碳淬火热处理工艺包括：预备热处理、渗碳淬火、回火和喷丸强化等过程。
通常技术要求为表面硬度、心部硬度、硬化层深度、表面含碳量、显微组织和畸变等。
2.2重载齿轮深层渗碳工艺分析为了增加齿轮的有效硬化层深度，应将渗碳处理时的温度控制在880~900℃，加速渗碳介质的分解使碳溶解在奥氏体，有效提高渗碳层的深度。
在渗碳处理前，我们需要把温度升高到500℃来除去渗碳件表面残留的油脂类污垢，降低齿轮表面因高温氧化而脱碳并且减少其表面非马氏体组织的形成。
之后，将温度升高到800℃，我们将这一过程称为透烧，其目的是为了降低加热过程工件的热应力，减少齿轮形变并为高温加热做准备。
渗碳后对工件进行淬火是必要环节，而淬火温度的高低也会对材料组织性能产生直接作用。
我们将淬火温度一般定为810℃，淬火油温保持在60℃，这样才能获得性能良好且不易形变和开裂的工件。
在选取淬火冷却介质时，我们应选择高温时冷却速度快，低温时冷却速度慢的介质，这样能保证不因热应力而引起工件变形。
丙酮在渗碳过程中能分解大量的碳和气体，使炉内碳势升高，加快炉内气氛与工件表层碳原子的转换，使表层渗碳速度加快。
3深层渗碳工艺优化3.1深层渗碳前期准备及注意事项3.1.1渗碳钢的选择渗碳钢的碳含量通常为0.1~0.25%，例如15，20钢，因为它的心部具有淬火回火后足够的延展性和韧性。
重负载零件的碳含量0.30~0.25%，提高心部的强度，高碳钢一般不需要渗碳。
对受载重、截面大的零件，需采用12Cr2Ni4、20Cr 、18GrNiW 、18GrMnTi 等合金渗碳钢，此类低碳合金钢有着较好的淬透性，能够让心部强度加大，以满足各类服役条件。
浅谈基于UG的复杂曲面叶轮三维造型及五轴数控加工技术
叶轮数控加工仿真研究【 Ｊ 】 ． 陕 西 国防 工
业 职 业技 术学 院 学 报 ， ２ ０ １ ｌ ， ２ １ （ ２ ） ： ４ ５ －
４７．
工程序都应经过分 度和旋转 ， 且 在 轮 毂 和
可 能存在 一些不需 要的拐点 ， 即 出 现 不 光 叶 片 没 有 全 部 加 工 完 时 ， 不应 进 入 下 一 个 【 ４ 】阎长 罡 ， 贾 国高 ． 基于 ＵＧ Ｎ Ｘ ４ ． Ｏ 的整体
行 于 气 流 通 道 的 方 向进 行 走 刀 。 具 体 加 工
比较 完 美 地 完 成 对 整 体 叶 轮 的 三 维 造 型 。 应 用 ｕＧ软 件 对 整 体 叶 轮 进 行 五 轴 加 工 的
／Ｃ ＡＭ 软 件 ， 在 的 中间位置设 置开槽加 工槽 ， 铣 刀应 沿 平 但 它 作 为 一 款 通 用 的 ＣＡＤ
迹 生 成研 究 【 Ｄ 】 ． 哈 尔 滨 工程 大 学 硕士 学 位论文 ， ２ ０ ｌ ２ ．
【 ３ 】李俊 涛 ， 吴 让利 ． 基于 ＵＧ Ｎ Ｘ ６ ． ０ 的 整体
．
维造 型工作（ 如 图２ 所示） 。 ２ ． ５ 光顺 曲线 实 际工作 中 ， 生 成 叶 片 的 曲线 和 曲 面
工 业 技 术
建议采用 第二种方式 。 ２ ． ４ 建立 整体 叶轮 在 完成 单个叶 片和 轮毂的 造型后 ， 我
们 要 建 立 整 个 叶轮 的 ＣＡＤ 模型 ， 建 立 步 骤 如下： （ １ ） 因 为 叶片 是 沿 圆周 均布 的 ， 所以 需 要 根 据 叶 片 的 数 量 确 定 叶 片 沿 圆 周分 布 的
３ 叶轮 的五 轴数控加工流程
（ １ ） 锻压毛坯 ： 毛 坯 采 用 高 强度 的锻 压
加工余量、工序尺寸与及公差的确定
差的选择与标注按：公差等级、配合种类来确 定上下偏差）。
工序余量示意图（图1-40） 1） 轴类尺寸，毛坯 2） 孔类尺寸：毛坯：
2.影响加工余量的因素： 1)上工序的尺寸公差参看图4-21（工序1
余量与毛坯精度有关） 2)上工序的粗糙度Ry和缺陷层Ha（表4-10） 3)上工序的空间误差ea（形状位置误差）
i 1
• 总余量不够，质量得不到保证
• 总余量太大，增加劳动量、消耗、成本
• 总余量与毛坯精度、生产类型、批量大小 有关
机加械工余制量造的工确定艺与机床夹具
2．影响加工余量的因素
• 上道工序的表面质量（包括表面粗糙度Ha 和表面破坏层深度Sa）
• 前道工序的工序尺寸公差（Ta） • 前道工序的位置误差（ρa ） • 本工序工件的安装误差（εb） • 本工序的加工余量必须满足下式：
1、与设计尺寸有关的工序尺寸L01¨、L1¨。 2、中间工序尺寸（与余量有关）Z4、Z5、Z6 3、查找工艺尺寸链，画尺寸链图¨ （三）计算项目 1、确定公差与余量(经济精度与调整) 2、计算余量变动量，平均余量，平均工序尺 寸。 注：粗加工工序毛坯余量较大，可不计算。 3、按“入体”原则标注工序尺寸。
尺寸链中封闭环只有一个，用L0表示。 工艺尺寸链中的封闭环的定义见P.53倒10行。
⑴封闭环一定是工艺过程中间接保证的尺 寸。
⑵封闭环公差值最大，它等于各组成环公 差之和。
3）组成环——尺寸链除封闭外其余各环， 组成环分为增环和减环。
⑴增环—该环变动引起封闭环同向变动。 ⑵减环—该环变动引起封闭环反向变动。
例：图4-22轴线弯曲造成的余量不均匀误差。 各项位置误差造成的影响参看表4-11
一至六级双翼涡轮盘榫槽加工工艺研究
一至六级双翼涡轮盘榫槽加工工艺研究作者：万秀屏边景全孙爱鹏来源：《中国新技术新产品》2018年第19期摘; 要：某新型发动机低压涡轮转子一至六级涡轮盘是典型的双翼涡轮盘新型结构，零件结构、形状较为复杂，其中榫槽精度要求高，通过拉削工艺方法加工完成。
榫槽连接轮盘与叶片，在高温条件下工作，不仅承受很大的离心力、弯曲应力、剪切力等综合作用，而且叶片叶身是否能够保持规定的位置和方向也取决于榫槽的精度。
因此保证涡轮盘榫槽的加工质量，提高零件合格率至关重要。
本文通过掌握双翼涡轮盘榫槽加工变形控制技术和变形规律，提高零件尺寸精度，拉削变形影响范围过程受控，解决目前零件合格率低的技术难题。
关键词：双翼涡轮盘;榫槽拉削;变形控制;工艺方案中图分类号：TP391; ; ; 文献标志码：A0 引言随着科学技术的不断发展，在新型航空发动机中，盘类零件材料的性能不断提高，榫槽结构更是多样化、复杂化，榫槽精度和表面粗糙度要求越来越严格，导致工艺性较差，特别是新机中出现多种结构榫槽，没有成熟经验，刀具强度设计难度更大，拉削过程中崩刀现象更为严重，因此对榫槽拉削技术提出了更高的要求，如何提高拉刀使用中的强度，有效保证榫槽拉削质量，已经成为拉削制造技术上的关键，研究盘类零件的结构特点，保证拉削后榫槽的位置精度和尺寸精度已经成为盘类零件研制过程中首要任务。
本技术攻关主要工艺改进措施包括：统计分析榫槽拉削前后零件尺寸的变化情况和变化趋势，调整零件榫槽拉削方案、拉刀结构、拉刀材料、拉削夹具、拉削速度等加工工艺方案，提升双翼涡轮盘件榫槽的拉削技术水平，有效地减少加工中的变形。
1 研究目标1.1 设计要求低压一至六级双翼涡轮盘零件直径大（Φ800mm～890mm）;材料均为高温合金IN718，属于难加工材料，各级轮盘榫槽槽型“Ω”型，多圆弧转接，榫槽尺寸小、数量多，开口小，内腔宽，制造精度要求高。
高温合金材料切削性差，拉削力大，增加了拉刀结构和强度设计难度。
对数控车床加工一些问题的探究--吴凯
对数控车床一些难加工表面的加工解决方法前言数控机床是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、自动检测技术和精密机械设计和制造等先进技术的高新技术的产物，是技术密集度及自动化程度都很高的、典型的机电一体化产品。
与普通机床相比较，数控机床不仅具有零件加工精度高、生产效率高、产品质量稳定自动化程度极高的特点，而且它还可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工。
本文就针对一些在数控加工中经常出现的一些难加工表面进行分析，在刀具选择、切削用量设定，及工艺安排等方面进行阐述，克服加工难点。
一难加工槽的加工解决办法1底部带圆弧的槽的加工办法1. 槽底有圆弧的槽加工方法圆弧槽特点槽底与槽壁有一定的过渡圆弧。
加工难点若使用成型槽刀一次完成加工，会因为切削抗力太大而出现事故。
工艺分析如图，若采用刀尖圆弧半径为1的切槽刀一次加工成形，如果机床刚性不足，会因为切削力太大使加工过程产生振动，影响表面粗糙度，严重时会出现坏刀甚至飞件等事故。
解决方法是，粗精车分开：先用槽宽为3的切槽刀从中间切一刀粗车，再用刀尖圆弧半径为1的切槽刀精车，就可以避免机床刚性不足引起的振动，提高表面粗糙度。
程序（华中系统）O0001T0101M03s350G91G0X65Z-20G01X40F0.1G0X65Z100T0202G0X65Z-20G01X40F0.1G0X65Z100M05M302宽槽的加工方法宽槽的特点槽的深度和宽度很大，切削余量大，加工困难。
加工难点加工难点在于宽槽的切削量大，切削效率低,简单的进退刀加工出的表面质量不容易保证。
工艺分析分粗精两次加工：粗加工时，槽刀分多次切入，槽壁和槽底留0.15mm余量精车。
切削路线是先右后左，防止工件刚性不足引起振动。
若槽底与侧壁有过渡圆弧时，切削路线则采用先中间，后左右。
目的是为了这两段过渡圆弧的走刀创造空间。
精加工时直接加工至尺寸。
若尺寸形状位置精度要求高，表面粗糙度小，精加工时可以使用左右偏刀加工，不会出现槽刀在横向精加工时产生的震纹。
余量的计算
余量的计算根据以上原始材料及加工工艺要求，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：4.1.1 平面加工1 顶面：最大加工尺寸：195mm半精加工余量：Z2=1.5mm粗加工余量：Z1=2.5mm毛坯余量：Z=1.5+2.5=4.0mm粗铣后尺寸：H1=195+1.5=196.5mm毛坯尺寸：H2=195+4.0=199.0mm2 底面：最大加工尺寸195mm半精加工余量：Z2=1.5mm粗加工余量：Z1=2.5mm毛坯余量：Z=1.5+2.5=4.0mm粗铣后尺寸：H1=195+1.5=196.5mm毛坯尺寸：H2=195+4.0=199.0mm3 左外侧面：最大尺寸：410mm半精加工余量：Z2=1mm粗加工余量：Z1=2mm毛坯余量：Z=1+2=3m粗铣后尺寸：H1=195+1=196mm毛坯尺寸：H2=195+3=198mm半精铣加工尺寸：H=65+0.7=65.7mm粗铣加工余量：H=65+2.2=67.2mm4 右外侧面：最大尺寸：410mm半精加工余量：Z2=1mm粗加工余量：Z1=2mm毛坯余量：Z=1+2=3m粗铣后尺寸：H1=195+1=196mm毛坯尺寸：H2=195+3=198mm半精铣加工尺寸：H=65+0.7=65.7mm粗铣加工余量：H=65+2.2=67.2mm4.1.2 孔加工本零件上的孔直径均小于50，求成批生产，所以零件的孔不预先铸出。
1粗镗、半精镗顶面孔190，孔90，孔85，孔80粗镗至187半精镗至190粗镗至83半精镗至85粗镗至88半精镗至90粗镗至78半精镗至φ802 钻、铰孔30和孔21，镗内孔35先钻孔至18铰孔至21先钻孔至28，深度5mm铰孔至21,深度5mm镗内孔至33，深度6mm镗内孔至35，深度6mm3 在箱体顶面钻、攻16-M18，钻深18攻深15的螺纹孔钻孔至17，深度18mm，对孔进行攻螺纹至18×1.5，深度15mm 4 在两18孔表平面各钻、攻3-M8，钻深19攻深14，均布螺纹孔钻孔至7，深度18mm，对孔进行攻螺纹至8×1，深度15mm5 在孔80平面各钻、攻2-M6，钻深17攻深13，均布螺纹孔钻孔至5.2，深度17mm，对孔进行攻螺纹至6×1，深度13mm 6 在孔190平面各钻、攻6-M8，钻深22攻深18，均布螺纹孔钻孔至7，深度22mm，对孔进行攻螺纹至8×1，深度18mm7 粗镗、半精镗顶面孔190，孔90，孔85，孔80 粗镗至187 半精镗至190粗镗至83半精镗至85粗镗至88半精镗至90粗镗至78半精镗至808 钻、铰孔30和孔21，镗内孔35先钻孔至18铰孔至21先钻孔至28，深度5mm铰孔至21,深度5mm镗内孔至33，深度6mm镗内孔至35，深度6mm9 在箱体底面钻、攻4-M16，钻深33攻深25的螺纹孔钻孔至14.5，深度33mm，对孔进行攻螺。
浅谈基于UG的复杂曲面叶轮三维造型及五轴数控加工技术
浅谈基于UG的复杂曲面叶轮三维造型及五轴数控加工技术摘要:整体叶轮是能源动力、航空航天、石油化工等行业广泛使用的关键零件,也是一类典型的难加工零件。
本文以UG软件为背景,提出了一套从叶轮造型到应用五轴数控加工技术对其进行加工的数控加工方案,希望对叶轮的设计制造工作能够有所借鉴。
关键词:叶轮复杂曲面三维造型五轴数控加工叶轮是由复杂空间曲面构成的非常有代表性的典型零件,具有结构复杂、种类繁多、设计周期长、加工工作量大的特点,它可以被认作是很多机械的“心脏”,其造型质量和加工方案的选取将会对机械的使用性能和效率造成直接影响。
UG软件是西门子公司旗下的一个集CAD/CAM为一体的三维机械设计平台,它对曲面曲线的造型有着一套成熟完整的方法和理论体系,并且因为其还具有功能强大的加工制造模块,能够对已建立的叶轮CAD模型作加工工艺分析,并通过后处理程序直接生成加工代码,是同类软件中的佼佼者。
因此,本文采用UG 平台对叶轮的造型及加工技术进行分析。
1 叶轮的CAD/CAM系统方案为了保证整体叶轮的强度,使加工得到的叶面曲面误差较小,宜采用整体铣削加工的方法。
整体铣削加工的步骤为:(1)将锻压好的毛坯件车削成叶轮回转体的基本形状。
(2)用五轴数控加工中心在毛坯上一次性完成对轮毂和叶片的加工。
近年来,伴随着CAD/CAE/CAM一体化技术的发展以及五轴数控加工设备的普及,传统的依靠手工对叶轮进行加工的方法已经遭到淘汰,而采用CAD/CAM系统的叶轮整体加工方案已经得到了广泛地应用。
2 叶轮的三维造型2.1 叶片数据的获取现阶段获取叶片数据的方法主包括测量现成叶片和理论计算两种类型。
前者主要应用于逆向工程领域,一般是利用CMM(三坐标测量机)或激光扫描仪对现成叶轮进行测量,生成iges等通用格式的数据文件,然后将这些文件导入UG中进行模型建立;后者主要通过有限元分析和流体力学的原理来完成对叶片数据的计算。
本文的叶片数据是采用理论计算得到的。