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基于Cimatron E8.5的涡轮增压器整体叶轮五轴数控加工技术研究

发布时间:2013-06-18 作者:付大鹏 马艳丽  来源:万方数据
本文主要阐述了涡轮增压器整体叶轮的逆向造型设计和五轴加工仿真技术,应用cimatron E8.5对超薄大扭曲叶片及复杂流道进行了加工工艺分析和五轴的仿真,提出了更加合理的流道多行开粗铣削方法,为复杂的整体叶轮加工提供了具有实际意义的方法。

0 引言

  涡轮叶轮是车用发动机废气涡轮增压器的关键零部件,其特点是:叶片薄、扭曲大和叶片间隔小。其加工质量直接影响发动机的效率,为了得到高质量的涡轮叶轮,要对其进行整体加工。整体叶轮加工是指轮毂和叶片在同一个毛坯上进行整体加工,其难点就在于扭曲流道和超薄大扭曲叶片的加工。对于整体叶轮加工,通常采用铸造成型后抛光的方法,该方法的缺点是模具复杂,且难保证叶片精度,动平衡性差,生产周期也比较长。本文对叶轮进行逆向造型,再应用Cimatron E8.5软件对叶轮进行五轴仿真加工。为整体叶轮的生产提供了一个更快、更精和更省的方法。

1 叶轮的逆向造型

  涡轮增压器整体叶片曲面是大扭曲的变截面,运用逆向造型技术进行整体叶轮的三维造型,它可以对整体叶轮进行快速反求,实现整体叶轮的快速设计和制造,从而提高效率、准确性及缩短整体叶轮的设计周期。

  用三维扫描仪对其进行扫描,得到叶轮数据如图1所示,利用Imagware软件对点云进行修改、简化和光顾处理,得到单个叶片点云如图2所示。

叶轮原始数据

    图1 叶轮原始数据

处理后的叶片点云

    图2 处理后的叶片点云

  再利用Imagware软件由点云构造曲线。采用“内插法曲线”的曲线偏差分析如图3所示,采用“公差曲线”的曲线偏差分析如图4所示,对比偏差图可以看出采用“内插法曲线”的曲线偏差最大为1.466e-005,且各各数之间变化大,而采用“公差曲线”的曲线偏差最大为1.36e-005,且各各数之间变化小,说明采用“公差曲线”时的偏差变化比较平缓且更接近真实的叶轮形状,所以为了保持叶片原状及减小偏差,选取“公差曲线”构造曲线。接着在三维造型软件Pro/E中采用“边界混合”,由曲线生成叶片曲面。通过阵列和加厚成型,如图5所示。

采用内插法曲线的曲线偏差分析

    图3 采用内插法曲线的曲线偏差分析

采用公差曲线的曲线偏差分析

    图4 采用公差曲线的曲线偏差分析

整体叶轮三维模型

    图5 整体叶轮三维模型

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