项目4：整体叶轮五轴加工中心加工工艺编制及程序生成,该零件由校企合作企业提供 相关技术资料由企业提供,4-1项目导入 项目来源：该零件图纸、技术要求等资料由校企合作企业提供，是来自企业的真实产品。由于叶轮叶片需要五轴联动才能加工，故是典型五轴加工零件。 本项目在教学中为提高教学效率、减少刀具消耗等，实训的毛坯采用铝件。,图2-4-1 整体叶轮三维图,整体叶轮实物图,4-2 项目教学目标 【能力目标】通过完成整体叶轮五轴加工中心数控加工工艺制定，学生能运用数控加工工艺知识，根据数控加工工艺规范，能够制定五轴加工中心加工工艺、操作使用五轴加工中心设备并能在工作中与人进行良好的沟通、合作。,【知识目标】了解五轴加工中心工艺制定规范、五轴加工中心操作守则；掌握五轴联动数控加工工艺制定方法、步骤、原则；掌握五轴加工中心设备操作、使用、维护、保养等相关知识；掌握五轴加工中心典型加工零件数控刀具的选用和切削工艺参数选用等知识；掌握典型五轴加工零件工艺制定的基本知识。,【素质目标】培养学生具有良好的爱岗勤业、认真负责的职业道德，与人合作、胜任工作的职业素质，时刻遵守安全制度、工艺规程的职业行为规范。,4-3项目教学内容及学生任务：整体叶轮五轴加工中心数控加工工艺方案制定 按照制定整体叶轮五轴加工中心数控加工工艺需完成任务的顺序，依次完成以下工作： 学生任务1：填写表2-4-1整体叶轮需加工部位及表面,表2-4-1 整体叶轮需加工部位及表面,表2-4-9 学生任务1参考答案：整体叶轮需加工部位及表面,学生任务2：确定整体叶轮毛坯的种类、形状及尺寸,学生任务2参考答案： 本零件需要制作五轴加工用的包络毛坯，其制作方法有两种：数控车削和数控铣削。 毛坯准备：毛坯长100mm（零件高76.711mm，加工件夹持部分长20mm，加工余量23mm），毛坯直径220mm，毛坯去余量加工后尺寸为208.26mm；在一端面中心位置钻孔并攻M10螺纹。本零件实训加工时采用铝合金毛坯。,学生任务3：填写表2-4-2整体叶轮加工表面的加工方法及刀路生成方式,表2-4-2 整体叶轮加工表面的加工方法及刀路生成方式,表2-4-10 学生任务3参考答案：整体叶轮加工表面的加工方法及刀路生成方式,学生任务4：填写整体叶轮加工选用的设备及主要规格和技术参数,学生任务4：选择四轴加工中心性能检验试件加工的设备参考答案,因零件上有空间分布的叶片曲面等表面，需五轴联动加工，故需选五轴加工中心加工，如图2-4-2所示。,学生任务4参考答案：整体叶轮五轴数控加工选用的设备,五轴加工中心机床,学生任务5：填写表2-4-3 整体叶轮加工选用的刀具及参数,表2-4-3 整体叶轮加工选用的刀具及参数,表2-4-11学生任务5参考答案：整体叶轮数控加工选用的刀具及参数,学生任务6：填写表2-4-4 整体叶轮数控加工合理的装夹方案,表2-4-4 整体叶轮数控加工合理的装夹方案,表2-4-12 学生任务6参考答案：整体叶轮五轴加工中心加工合理的装夹方案,在五轴加工中心数控回转盘上安装专用夹具夹紧工件，工件以底部外圆柱面+底面为定位基准，底部中心M10螺纹锁紧。,学生任务7：填写表2-4-5 整体叶轮数控加工的工步内容,表2-4-5 整体叶轮数控加工的工步内容,表2-4-13 学生任务7参考答案：整体叶轮数控加工的工步内容,表2-4-13 学生任务7参考答案：整体叶轮数控加工的工步内容,学生任务8：编写表2-4-6 整体叶轮数控加工工序卡片,表2-4-6 整体叶轮数控加工工序卡片,表2-4-14 学生任务8参考答案：整体叶轮数控加工工序卡片,学生任务9：编写表2-4-7 整体叶轮数控加工刀具卡片,表2-4-7 整体叶轮数控加工刀具卡片,表2-4-15 学生任务9参考答案：整体叶轮数控加工刀具卡片,学生任务10：生成整体叶轮五轴数控加工程序，填写表2-4-8整体叶轮五轴加工程序单,表2-4-8 整体叶轮五轴加工程序单,表2-4-16 学生任务10参考答案：整体叶轮五轴加工程序单,表2-4-16 学生任务10参考答案：整体叶轮五轴加工程序单,4-4整体叶轮五轴数控加工程序生成,说明：模型文件必须保存到非C盘的英文文件夹中，否则模型文件不能打开。 通过UG软件中的菜单命令：编辑 显示和隐藏 全部显示，可以显示部件上绘制的所有曲面、曲线等图素 一、创建坐标系 以叶轮上表面与叶轮轴线交点为数控加工坐标系原点,（1）执行菜单命令 文件 打开 ，在“打开”对话框中选择叶轮实体模型文件，打开的叶轮实体模型如图2-4-2所示。,图2-4-2,图2-4-3,（2）在“工序导航器”的空白处点击鼠标右键，弹出右键菜单，选择“几何视图”子菜单项并左键单击，如图2-4-3所示。,（3）在“工序导航器-几何”页面中鼠标左键双击MCS-MILL字母图标，如图2-4-4所示。,图2-4-4,（4）在“Mill Orient”对话框中单击“CSYS对话框”图标，如图2-4-5所标示。,图2-4-5,图2-4-6,（5）弹出“CSYS”对话框，类型设置为“动态”，如图2-4-6所标示。,（6）启用圆弧中心捕抓方式，将鼠标靠近叶轮实体上表面小圆中心，如图2-4-7所示。,图2-4-7,（7）鼠标靠近叶轮实体上表面小圆中心并出现图2-4-7所示的画面后，单击鼠标左键，此时屏幕如图2-4-8所示。,图2-4-8,（8）鼠标左键双击图2-4-8所标示的ZM箭头，屏幕如图2-4-9所示。,图2-4-9,图2-4-10,（9）单击“CSYS”对话框中的“确定”按钮，退回到“Mill Orient（定向铣削）”对话框界面，将安全设置选项设置为“自动平面”、安全距离设置为“30”，如图2-4-10所示。,（10）单击“Mill Orient”对话框中的“确定”按钮，创建的加工坐标系如图2-4-11所示。,图2-4-11,二、创建刀具 依据表2-4-15 整体叶轮五轴数控加工刀具卡片，创建三把球形铣刀。 创建刀具 （1）单击创建刀具图标，弹出“创建刀具”对话框，鼠标左键单击“BALL-MILL”图标，并将名称设置为“D12R6”,图2-4-12,（2）单击“创建刀具”对话框中的“确定”按钮，并在“铣刀球头铣”对话框中设置相关参数：球直径设置为12，锥角设置为0，长度设置为75，刀刃长度设置为50，刀刃设置为2，刀具号设置为1。,图2-4-13,（3）单击“铣刀-球头铣”对话框中的“确定”按钮，12球铣刀创建完毕。创建好的刀具显示在“工序导航器-机床”界面中，如图2-4-14所示。,图2-4-14,（4）按照上述步骤，依次完成8球铣刀、6球铣刀的创建。 8球铣刀的创建需要注意在“铣刀-球头铣”对话框中设置：长度设置为60，刀具号设置为2。 6球铣刀的创建需要注意在“铣刀-球头铣”对话框中设置：长度设置为50，刀具号设置为3。三把球形铣刀创建完毕后，在“工序导航器-机床”界面均可显示。,图2-4-15,三、创建程序 根据零件加工需要，在软件中分别创建叶轮通道粗加工程序、轮毂精加工程序、叶片半精加工程序、叶片精加工程序和叶根圆角精加工程序。,图2-4-16,（1）单击创建程序图标，弹出“创建程序”对话框 类型：ill_multi_blade 程序：PROGRAM 名称：BLADE_ROUGH 具体如图2-4-16所示。,（2）依次单击“创建程序”对话框中的“确定”按钮和“程序”对话框中的“确定”按钮，名称为“BLADE_ROUGH”的叶轮通道粗加工程序名创建完成。 （3）按照相同的方法依次完成轮毂精加工程序、叶片半精加工程序、叶片精加工程序和叶根圆角精加工程序名的创建工作。,图2-4-17,上述程序在软件中对应的名称分别是： HUB_FINISH BLADE_SEMI_FINISH BLADE_ FINISH BLEND_FINISH 程序名创建完成后均显示在“工序导航器-程序顺序”界面中，如图2-4-17所示。,图2-4-18,四、创建五轴加工用包络毛坯 （1）执行菜单命令 开始 建模 ，将UG从加工界面转到建模界面。 （2）在“部件导航器”靠左部位的空白处单击鼠标右键，弹出右键菜单，并将“时间戳记顺序”子菜单项前的“”符号去掉，如图2-4-18所示。,（3）在曲线工具条中单击抽取曲线图标 ，在“抽取曲线”对话框中单击“边曲线”按钮，弹出“单边曲线”对话框。,（4）将鼠标靠近叶轮某个叶片的上表面并点击选取较长的边缘曲线，如图2-4-19所示，图2-4-20为局部放大视图。,图2-4-19,图2-4-20,（5）依次两次点击“确定”按钮，退出“抽取曲线”对话框，在叶轮上表面就抽取了一条蓝色的边界线。 （6）执行菜单命令 编辑 曲线 修剪 ，将鼠标靠近图2-4-20所示的边界曲线并用鼠标左键单击选择（特别注意选取曲线时鼠标点击的部位应该靠近叶片前边缘曲线较短一侧，如图2-4-21所示的大致位置），蓝色线条将变成绿色线条，具体如图2-4-22所示。,图2-4-21,点击的部位应该靠近叶片前边缘曲线较短一侧，桔色线条将变成绿色线条。,图2-4-22,图2-4-23,（7）在“修剪曲线”对话框中单击“边界对象1”条目下的选择对象图标 ，如图2-4-23所示。,图2-4-24,（8）在“点”对话框中将类型设置为“点在曲线上”，用鼠标选取图2-4-20所示的曲线（特别注意选取曲线时鼠标点击的部位应该靠近叶片前边缘曲线较短一侧，如图2-4-21所示的大致位置），将“点”对话框中的位置设置为“弧长百分比”，将弧长百分比设置为7.7，具体如图2-4-24所示。,（9）单击“点”对话框中的“确定”按钮，回到“修剪曲线”对话框，将输入曲线设置为“删除”，将曲线延伸段设置为“自然”，其它设置参见图2-4-25所示。,图2-4-25,（10）单击“修剪曲线”对话框中的“确定”按钮，曲线完成修剪，短部分的线段被删除而长部分的线段被保留。 （11）在曲线工具条中单击抽取曲线图标“ ”，在“抽取曲线”对话框中单击“边曲线”按钮，弹出“单边曲线”对话框。,图2-4-26,（12）将鼠标靠近叶片的后缘处并点击鼠标左键选取边缘曲线，如图2-4-26所示。 （13）依次两次点击“确定”按钮，退出“抽取曲线”对话框，在叶片后缘处又抽取了一条桔色的边界线。,（14）在曲线工具条中单击绘制直线图标“ ”，并用鼠标捕捉图2-4-27所示直线的端点。垂直拖动鼠标，使新绘制的直线垂直，并在直线旁边出现“Z”，将长度设置为“-14.344”，在键盘上按回车键，在“直线”对话框中单击“确定”按钮完成直线的绘制,图2-4-27,图2-4-28,（15）在曲线工具条中单击绘制直线图标，在“直线”对话框中单击“起点选项”下选择对象的图标 ，如图2-4-28所示A处。,图2-4-29,在“点”对话框中将类型设置为“终点”，并用鼠标选取长直线的上端，如图2-4-29所示，从而捕捉到直线的一个端点，单击“点”对话框中的“确定”按钮，退回到“直线”对话框。,（16）在“直线”对话框中单击“终点选项”下选择对象的图标 ，如图2-4-28所示B处。 在“点”对话框中将“输出坐标”项下的参考设置为“WCS”，XC设置为0，YC设置为0，ZC设置为-3.21，如图2-4-30所示。,图2-4-30,（17）依次两次单击“确定”按钮，退出“点”和“直线”对话框，创建的直线如图2-4-31所示。,图2-4-31,（18）在特征工具条中单击回转图标“ ”，用鼠标选取图2-4-31所示的四条线段（三条直线段和一条曲线段），在“回转”对话框中将指定矢量设置为“ZC”，指定点设置为“圆弧中心”，并用鼠标靠近叶轮上表面小圆中心，捕捉上表面小圆的圆心点，如图2-4-32所示。,图2-4-32,（19）在“回转”对话框中将开始角度设置为“0”，结束角度设置为“360”