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1、UG在渦旋壓縮機(jī)渦旋盤設(shè)計(jì)與加工中的應(yīng)用本文介紹基于UG軟件的渦旋壓縮機(jī)渦旋盤的三維建模、加工軌跡規(guī)劃、G代碼生成和加工仿真，為渦旋壓縮機(jī)渦旋盤的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)提供了行之有效的方案。渦旋壓縮機(jī)主要由動(dòng)渦旋盤和靜渦旋盤組成，動(dòng)渦旋盤和靜渦旋盤具有相同漸開線形成的渦旋柱面壁，相位差180°相對(duì)組合而成，并形成數(shù)對(duì)月牙形封閉空間，即壓縮腔，通過壓縮腔的變化改變?nèi)莘e，以此達(dá)到壓縮氣體的目的。其優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、零件少(特別是易損件少)、可靠性高。作者主要討論基于UG軟件平臺(tái)進(jìn)行渦旋壓縮機(jī)的零部件設(shè)計(jì)和加工。1動(dòng)渦旋盤實(shí)體
2、繪制渦旋盤的結(jié)構(gòu)具有多變性和復(fù)雜性。由于型線方程的不同，其參數(shù)化的量不同。常用的型線方程有圓漸開線、多邊形漸開線、阿基米德螺旋線。有的型線其齒根心部往往需要修正，修正方程不同其參數(shù)量也不同。常用的修正方法有圖解法和解析法兩種，而圖解法中又分為雙圓弧修正和直線圓弧修正。無論采取哪種修正方法，只要搞清零件最本質(zhì)特征尺寸關(guān)系，從參數(shù)最少化原則出發(fā)，總是可以進(jìn)行完全或部分參數(shù)化設(shè)計(jì)。作者僅從圓漸開線方程和劉振全教授提出的型線修正法考慮。動(dòng)渦盤由渦旋齒、輪轂和端板等結(jié)構(gòu)組成。渦旋齒為柱面，當(dāng)齒型為圓漸開線，修正角γ和齒厚h時(shí)，通過重定
3、義曲線方程參數(shù)可以得到各種渦旋齒。輪轂基本參數(shù)尺寸不能用數(shù)學(xué)關(guān)系式簡(jiǎn)單表示，內(nèi)徑和長(zhǎng)度根據(jù)強(qiáng)度、軸承系列尺寸、裝配等要求決定。作者利用UG提供的公式表達(dá)式功能來實(shí)現(xiàn)內(nèi)外渦旋型線的繪制。步驟如下：(1)利用公式表達(dá)式輸入方法，得到一條曲線。公式表達(dá)式式對(duì)話框如圖1，利用編輯菜單中的轉(zhuǎn)換工具生成第二條曲線。圖1表達(dá)式輸入對(duì)話框(2)修正漸開線的根部。采用蘭州理工大學(xué)劉振全教授提出的型線修正方法，如圖2。(3)利用UG的特征造型功能，繪制渦旋壁體、凸臺(tái)與鍵槽剖面及其他部分，完成渦旋盤的三維實(shí)體造型，如圖3、4。圖2渦旋盤型線圖3渦
4、旋盤正面圖4渦旋盤背面2渦旋齒的加工方法常用的加工方法有展成法加工和直角坐標(biāo)系加工法。展成法加工是利用機(jī)床的C軸和X軸的合成運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)沿Y軸方向移動(dòng)基圓半徑的距離，隨后X軸沿正方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)C軸順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，根據(jù)基圓漸開線的幾何特性，C軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周，X軸移動(dòng)2πa，這種合成運(yùn)動(dòng)連續(xù)地進(jìn)行，刀具的包絡(luò)線形成渦旋壁的外側(cè)和內(nèi)側(cè)。如圖5為展成法加工示意圖。圖5展成法加工示意圖直角坐標(biāo)系加工是利用絲杠X、Y軸的運(yùn)動(dòng)，刀具中心沿中心線軌跡運(yùn)動(dòng)，就可以加工出渦旋齒型。絲杠的返程誤差是影響渦旋盤漸開線輪廓誤差的主要原因。如圖6為直角坐標(biāo)
5、系下的加工示意圖。圖6直角坐標(biāo)系下的加工示意圖3基于UG的渦旋盤加工3.1準(zhǔn)備工作在進(jìn)行零件加工前，要做一些準(zhǔn)備工作，如創(chuàng)建毛坯、初始化加工環(huán)境、創(chuàng)建加工刀具、幾何體父級(jí)組等。3.1.1創(chuàng)建毛坯利用主菜單中的“插入/設(shè)計(jì)特征/拉伸”命令或直接單擊“成形特征”工具欄中(拉伸體)圖標(biāo)，繪出毛坯如圖7示。圖7動(dòng)渦旋盤毛坯圖3.1.2初始化加工環(huán)境進(jìn)入加工模塊，系統(tǒng)彈出“加工環(huán)境”對(duì)話框，指定CAM進(jìn)程配置文件為Cam_general，CAM設(shè)置為Mill_contour。單擊“初始化”按鈕進(jìn)行加工環(huán)境的初始化設(shè)置。3.1.3創(chuàng)建幾
6、何體進(jìn)入創(chuàng)建幾何體對(duì)話框，選擇子類型為機(jī)械坐標(biāo)系MCS，父級(jí)組為GEOMETRY，名稱為MCS，單擊確定按鈕進(jìn)行坐標(biāo)系建立。設(shè)定安全平面相對(duì)XC-YC平面的距離為60，即安全高度為60mm。創(chuàng)建銑削幾何體。單3.1.3創(chuàng)建幾何體進(jìn)入“創(chuàng)建幾何體”對(duì)話框，選擇子類型為機(jī)械坐標(biāo)系MCS，父級(jí)組為GEOMETRY，名稱為MCS，單擊“確定”按鈕進(jìn)行坐標(biāo)系建立。設(shè)定安全平面相對(duì)XC-YC平面的距離為60，即安全高度為60mm。創(chuàng)建銑削幾何體。單擊創(chuàng)建工具欄中創(chuàng)建幾何體圖標(biāo)，打開“創(chuàng)建幾何體”對(duì)話框，選擇子類型為銑削幾何體，父級(jí)組為M
7、CS，名稱為MILL_GEOM，單擊確定進(jìn)行幾何體建立，選擇部件幾何體和毛坯幾何體。3.1.4創(chuàng)建加工刀具創(chuàng)建第一把直徑為20mm立銑刀(用于粗加工)，創(chuàng)建第二把直徑為18mm立銑刀(用于精加工)，在“操作導(dǎo)航器”中觀察創(chuàng)建的加工刀具。3.2渦旋盤的粗加工3.2.1型腔銑操作對(duì)話框輸入打開型腔銑操作對(duì)話框，單擊創(chuàng)建工具欄上的創(chuàng)建操作圖標(biāo)，開始進(jìn)入新操作的建立，系統(tǒng)彈出“操作”對(duì)話框進(jìn)行以下設(shè)置：“類型”選擇Mill_contour；“子類型”選擇型腔銑(Cavity_mill)加工；“使用幾何體”為MILL_GEOM；“使用
8、刀具”為MILL_ed20；其余默認(rèn)。3.2.2設(shè)置用戶參數(shù)在CAVITY_MILL對(duì)話框中，進(jìn)行如下設(shè)置：切削方式選用跟隨周邊，在“步進(jìn)”下拉列表框中選擇“刀具直徑”，“百分比”選項(xiàng)輸入70，在“每一刀的全局深度”選項(xiàng)輸入2。3.2.3設(shè)置進(jìn)刀退刀參數(shù)在CAVITY_MILL對(duì)話框中，在
