涡轮推进器的加工工艺分析(附件)【字数：5445】
本文首先是通过对涡轮推进器二维图纸进行分析，然后对其加工工艺进行了安排。文章主要内容包括加工工艺方案设计、工艺路线排布、刀具选用方案、夹具方案选择等，并通过仿真软件对加工过程进行了模拟，最后结合现工厂实际的加工情况，对该零件进行加工过程进行了分析，并提出加工过程中有可能出现的问题并给出了解决方案。
目录
引言 1
一、零件的工程图纸分析 2
(一)二维工程图纸 2
(二)尺寸与结构分析 2
(三)加工难点分析 3
二、涡轮推进器零件加工工艺分析 4
(一)加工内容与尺寸要求 4
(二)零件毛坯及生产类型 4
(三)零件的技术要求 5
(四)工艺路线安排 5
(五)机床选用 6
(六)刀具选用 7
(七)刀柄选用 8
(八)特殊刀具设计原理 8
三、零件的CAM程序编写 9
(一)创建特殊刀 9
(二)创建加工坐标系 10
(三)创建特殊毛坯 11
(四)CAM编辑 11
四、零件的实际试切加工 14
(一)G代码程序校验 14
(二)加工过程图 14
(三)零件实际应用图 15
总结 17
谢辞 18
参考文献 19
附录： 20
引言
涡轮推进器主要用于水下推进器的动力组成部分，主要的材质为2A12铝。该种水下推进装置主要应用于水下搜救、水下勘测等工业领域和蛙人运输、特种作战等军事领域。例如论文中出现的雅马哈RDS200水下推进器，它可以帮助不擅长游泳的人们体验潜水的乐趣，这也算是一项休闲娱乐活动。同时，经我调查该水下推进器还存在续航时间，摄像或外接摄像功能等问题，因此它具有发展空间。
零件的工程图纸分析
由于水下作业需要考虑到防水结构可靠、简洁，实用性强，并且能够高效、稳定工作，有较长的续航时间。为了减少水下运动的流体阻力，增加续航时间和降低水下运行噪音，故该零件对于表面粗糙度的要求很高。推进器的工作稳定性对零件的对称度要求 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
较高，需要在一次装夹中加工成型。
二维工程图纸
该零件的二维工程图纸下图11所示。
图11 涡轮推进器
(二)尺寸与结构分析
从图纸设计特征分析，该零件属于典型的叶轮类零件。零件主要工作部分由叶片，轮毂和密封槽组成。零件的配合部分由安装导向孔和内螺纹安装孔位组成。
该零件的安装部分的主要精度尺寸有两组，分别是密封槽的直径96mm精度和安装圆柱的直径64mm精度。工作部分主要是根据曲线公式建立的仿形曲面建立，主要要求每片叶片的一致性和粗糙度。
(三)加工难点分析
零件叶片部分和轮毂部分全部是仿形曲面组成，必须使用球刀进行加工。传统的球刀中心点切削线速度为0，无法有效保证加工表面粗糙度的质量。
在叶片交界面和叶片前缘部位，流场中的特征参数会产生剧烈变化。叶片前缘部位较后缘相比，承载着更大的载荷。根据查阅资料可知，当叶片粗糙度增加之后，叶片表面受到的载荷有明显的增大。
当粗糙度增大之后，流场中总压略有减小，工作环境温度基本不变，略有增加。绝对马赫数值和轴向速度相应减小，会引起涡轮的整体性能衰退。根据科研数据分析，涡轮加工的粗糙度对于涡轮推进器的性能有绝对性的影响。
二、涡轮推进器零件加工工艺分析
(一)加工内容与尺寸要求
由该零件二维工程图纸可知，该涡轮叶片的曲面是由四条曲线沿所在平面法向分别投影到轮毂面和叶尖面后，创建的直纹面构建的。所有叶片尖锐部位采用光滑过渡，叶片和轮毂之间使用R4的圆角进行圆弧过渡。
(二)零件毛坯及生产类型
该零件应用于水下搜救、水下勘测、蛙人运输、特种作战等军事领域。需要在高压，腐蚀的环境中使用，故此使用2A12号铝合金作为零件材料。该铝合金具有强度高，具有一定的耐热性能，可在150°的环境下工作。单独材质抗腐蚀性较差，但用氧化铝包裹式=时可以得到有效保护；焊接时容易产生裂痕，但是可用使用特殊的工艺焊接，也可以使用铆接工艺。该种材料广泛应用于卡车轮毂，飞机结构，螺旋桨元件等其他机械结构部件。
(三)零件的技术要求
零件加工过程中的尺寸及技术要求技术要求如下所示：
未注线性尺寸公差按GB/T1804m执行
未注倒角均为C1，未注圆角R4
前缘和尾缘光滑过渡，锐边倒钝。
叶片数量为6，均布，叶片曲线根据给定文件生成平面曲线，沿所在的平面法向分别投影到轮毂面和叶尖面后，通过直纹面创建叶片。
其中第一条未注尺寸公差GB/T1804m代表的是国际标准ISO 27681：1989《一般公差第一部分：未注出公差的线性和角度尺寸的公差》中未注出公差的线性尺寸的公差部分。
第三条要求零件的叶片前缘和尾缘光滑过渡。光滑的圆弧角在水流中产生的流体阻力相较于尖锐的叶片角度，能够节省更多的动能。
第四条则详细提供了涡轮叶片的构成方法。首先在软件界面分别建立图纸所示的四条曲线，再在xy平面建立轮毂的公式曲线和叶尖轮廓边界线。避免画图时理解出错问题。
(四)工艺路线安排
该零件的加工工艺流程如下表所示。根据实际情况，先对零件的部分进行加工，再制作专用夹具，用来降低制造成本和制作难度。最后对零件的主要叶片部位进行精加工。
表21 零件工艺卡
序号
目录
引言 1
一、零件的工程图纸分析 2
(一)二维工程图纸 2
(二)尺寸与结构分析 2
(三)加工难点分析 3
二、涡轮推进器零件加工工艺分析 4
(一)加工内容与尺寸要求 4
(二)零件毛坯及生产类型 4
(三)零件的技术要求 5
(四)工艺路线安排 5
(五)机床选用 6
(六)刀具选用 7
(七)刀柄选用 8
(八)特殊刀具设计原理 8
三、零件的CAM程序编写 9
(一)创建特殊刀 9
(二)创建加工坐标系 10
(三)创建特殊毛坯 11
(四)CAM编辑 11
四、零件的实际试切加工 14
(一)G代码程序校验 14
(二)加工过程图 14
(三)零件实际应用图 15
总结 17
谢辞 18
参考文献 19
附录： 20
引言
涡轮推进器主要用于水下推进器的动力组成部分，主要的材质为2A12铝。该种水下推进装置主要应用于水下搜救、水下勘测等工业领域和蛙人运输、特种作战等军事领域。例如论文中出现的雅马哈RDS200水下推进器，它可以帮助不擅长游泳的人们体验潜水的乐趣，这也算是一项休闲娱乐活动。同时，经我调查该水下推进器还存在续航时间，摄像或外接摄像功能等问题，因此它具有发展空间。
零件的工程图纸分析
由于水下作业需要考虑到防水结构可靠、简洁，实用性强，并且能够高效、稳定工作，有较长的续航时间。为了减少水下运动的流体阻力，增加续航时间和降低水下运行噪音，故该零件对于表面粗糙度的要求很高。推进器的工作稳定性对零件的对称度要求 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
较高，需要在一次装夹中加工成型。
二维工程图纸
该零件的二维工程图纸下图11所示。
图11 涡轮推进器
(二)尺寸与结构分析
从图纸设计特征分析，该零件属于典型的叶轮类零件。零件主要工作部分由叶片，轮毂和密封槽组成。零件的配合部分由安装导向孔和内螺纹安装孔位组成。
该零件的安装部分的主要精度尺寸有两组，分别是密封槽的直径96mm精度和安装圆柱的直径64mm精度。工作部分主要是根据曲线公式建立的仿形曲面建立，主要要求每片叶片的一致性和粗糙度。
(三)加工难点分析
零件叶片部分和轮毂部分全部是仿形曲面组成，必须使用球刀进行加工。传统的球刀中心点切削线速度为0，无法有效保证加工表面粗糙度的质量。
在叶片交界面和叶片前缘部位，流场中的特征参数会产生剧烈变化。叶片前缘部位较后缘相比，承载着更大的载荷。根据查阅资料可知，当叶片粗糙度增加之后，叶片表面受到的载荷有明显的增大。
当粗糙度增大之后，流场中总压略有减小，工作环境温度基本不变，略有增加。绝对马赫数值和轴向速度相应减小，会引起涡轮的整体性能衰退。根据科研数据分析，涡轮加工的粗糙度对于涡轮推进器的性能有绝对性的影响。
二、涡轮推进器零件加工工艺分析
(一)加工内容与尺寸要求
由该零件二维工程图纸可知，该涡轮叶片的曲面是由四条曲线沿所在平面法向分别投影到轮毂面和叶尖面后，创建的直纹面构建的。所有叶片尖锐部位采用光滑过渡，叶片和轮毂之间使用R4的圆角进行圆弧过渡。
(二)零件毛坯及生产类型
该零件应用于水下搜救、水下勘测、蛙人运输、特种作战等军事领域。需要在高压，腐蚀的环境中使用，故此使用2A12号铝合金作为零件材料。该铝合金具有强度高，具有一定的耐热性能，可在150°的环境下工作。单独材质抗腐蚀性较差，但用氧化铝包裹式=时可以得到有效保护；焊接时容易产生裂痕，但是可用使用特殊的工艺焊接，也可以使用铆接工艺。该种材料广泛应用于卡车轮毂，飞机结构，螺旋桨元件等其他机械结构部件。
(三)零件的技术要求
零件加工过程中的尺寸及技术要求技术要求如下所示：
未注线性尺寸公差按GB/T1804m执行
未注倒角均为C1，未注圆角R4
前缘和尾缘光滑过渡，锐边倒钝。
叶片数量为6，均布，叶片曲线根据给定文件生成平面曲线，沿所在的平面法向分别投影到轮毂面和叶尖面后，通过直纹面创建叶片。
其中第一条未注尺寸公差GB/T1804m代表的是国际标准ISO 27681：1989《一般公差第一部分：未注出公差的线性和角度尺寸的公差》中未注出公差的线性尺寸的公差部分。
第三条要求零件的叶片前缘和尾缘光滑过渡。光滑的圆弧角在水流中产生的流体阻力相较于尖锐的叶片角度，能够节省更多的动能。
第四条则详细提供了涡轮叶片的构成方法。首先在软件界面分别建立图纸所示的四条曲线，再在xy平面建立轮毂的公式曲线和叶尖轮廓边界线。避免画图时理解出错问题。
(四)工艺路线安排
该零件的加工工艺流程如下表所示。根据实际情况，先对零件的部分进行加工，再制作专用夹具，用来降低制造成本和制作难度。最后对零件的主要叶片部位进行精加工。
表21 零件工艺卡
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