zdjp502-lh-120型水轮机叶片加工工艺及工装设计毕业设计论文

zdjp502-lh-120型水轮机叶片加工工艺及工装设计毕业设计论文内容摘要：

准点及其 坐标值明确的标注在正，背面。 基准点的坐标标注出来后需要将标出的坐标，与叶片在夹具上的坐标相对应，第一：建立工作坐标系，首先把关节臂坐标测量仪放置与夹具台水平的面上，然后用关节臂测量仪接触底座台底面较长的一条棱上的两点，确定这条线为 X 轴，再用测量仪触头接触底座底面较短一条棱上的两点，这条线为 Y 轴，再接触 X 与 Y 交点和交点所在竖直棱上确定这条直线为 Z轴，原点就是 X,Y,Z 的交点。 第二步：把叶片放置在胎具上使位置大致正确，然后用测量仪触头分别测量叶片的四个基准点在工作坐标系的坐标， A, B, C, D与叶片模型上的四个点 a, b, c, d 相比较，分别用工作坐标系中的 X,Y,Z 坐标与模型坐标 x,y,z 相减，根据所得的差值进行调整，按照这种方法使 4 个基准点在工作坐标系的坐标与模型上的坐标完全 相同后用电焊的方式固定叶片。 如所采用的是 3个球进行定位，其原理与 4点定位相同，只是分别使电脑模型当中三个球坐标与实体夹具当中的三个球坐标重合，调整方式与 4点定位相同。 重庆科技学院本科生毕业设计 方案论证 8 图 粗基准的选择依据 以毛坯面作为加工基准 叫做粗基准， 选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。 具体选择时应考虑下列原则： (1) 选择重要表面为粗基准 ： 为保证工件上重要表面 的加工余量小而均匀，则应选择该表面为粗基准。 所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面，如床身的导轨面，车床主轴箱的主轴孔，都是各自的重要表面。 因此，加工床身和主轴箱时，应以导轨面或主轴孔为粗基准。 (2) 选择不加工表面为粗基准 ： 为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工面为粗基准。 如果工件上有多个不加工面，则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准，以便保证精度要求，使外形对称等。 (3) 选择加工余量最小的表面为粗基准 ： 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情 况下，如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。 (4) 选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准 ： 以便工件定位可靠、夹紧方便。 (5) 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次： 因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重复使用将产生较大的误差。 第二面加工叶片装夹及夹具设计 叶片第二面装夹 方案 可以按照粗加工的方法一样直接用已经焊接的 3个球体为基准，分别使模型上的点， 与叶片在实体夹具上的点对应即可，此时应该注意的是，此时的 3 球坐标与粗加工是 3球的坐标不一样，精加工基准并不是已加工好的型面，而是以 3个球的坐标作为基准点。 基准点的找法与叶片位置调整的方法与粗加工时方法一样，不再进行介绍。 方案 由于每个标准的叶片的各个表面都是一样的，这里可以考虑使用加工好的面作为精基准，放置在专用胎膜上，胎膜的表面与加工好的表面能够完全吻合，由于叶片的重庆科技学院本科生毕业设计 方案论证 9 特点放置在胎膜上可能出现错位，所以考虑在胎膜上设计两个特殊点 钻 两个圆柱销孔。 并且在加工好叶片的对应点钻铰孔，因此只需要把加工好第一面的叶片 面放置在胎膜上，使销与销孔配合即可进行第二面加工。 第二面加工定位方案选择： 以 3 球体作为测量基准点时，测量、调整比较复杂，而第二种方法只需要制造出专门的胎膜即可，大大节省了时间，提高了效率，选择胎膜定位。 因此选择方案 2进行装夹定位，夹具下图： 叶片第二面加工基准确定原则 以加工过的面做基准，是精基准。 精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。 选择精基准一般应考虑如下原则： 1 ．“基准重合”原则 为了较容易地获得加工表面 对其设计基准的相对位置精度要求，应选择加工表面的设计基准为其定位基准。 这一原则称为基准重合原则。 如果加工表面的设计基准与定位基准不重合，则会增大定位误差。 重庆科技学院本科生毕业设计 方案论证 10 2 ．“基准统一”原则 当工件以某一组精基准定位可以比较方便地加工其它表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，这就是“基准统一”原则。 例如轴类零件大多数工序都以中心孔为定位基准；齿轮的齿坯和齿形加工多采用齿轮内孔及端面为定位基准。 采用“基准统一”原则可减少工装设计制造的费用，提高生产率，并可避免因基准转换所造成的误差。 3 ．“自为基 准”原则 当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时，应选择加工表面本身作为定位基准，这就是“自为基准”原则。 例如磨削床身导轨面时，就以床身导轨面作为定位基准。 此外，用浮动铰刀铰孔、用拉刀拉孔、用无心磨床磨外圆等，均为自为基准的实例。 4．“互为基准”原则 为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可采用互为基准反复加工的原则。 例如加工精密齿轮时，先以内孔定位加工齿形面，齿面淬硬后需进行磨齿。 因齿面淬硬层较薄，所以要求磨削余量小而均匀。 此时可用齿面为定位基准磨内孔，再以内孔为定位基准磨齿面 ，从而保证齿面的磨削余量均匀，且与齿面的相互位置精度又较易得到保证。 5 ．精基准选择应保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便 叶片加工精基准选择： 第一面加工完成后，即可进行第二面的加工，需要进行叶片的反面装夹。 方法有两种（ 1）可以按照粗加工的方法一样直接用已经焊接的 3个球体为基准，分别使模型上的点，与叶片在实体夹具上的点对应即可，此时应该注意的是，此时的 3 球坐标与粗加工是 3球的坐标不一样，精加工基准并不是已加工好的型面，而是以 3个球的坐标作为基准点。 基准点的找法与叶片位置调整的方法与粗加工时方法一 样，不再进行介绍。 （ 2）由于每个标准的叶片的各个表面都是一样的，这里可以考虑使用加工好的面作为精基准，放置在专用胎膜上，胎膜的表面与加工好的表面能够完全吻合，由于叶片的特点放置在胎膜上可能出现错位，所以考虑在胎膜上设计两个特殊点 钻 两个圆柱销孔。 并且在加工好叶片的对应点钻铰孔，因此只需要把加工好第一面的叶片面放置在胎膜上，使销与销孔配合即可进行第二面加工。 第二面加工定位选择： 以 3球体作为测量基准点时，测量、调整比较复杂，而第二种方法只需要制造出专门的胎膜即可，大大节省了时间，提高了效率，选择胎膜定位。 加 工好后用堆焊的方式填补好叶片上的销孔即完成了整个叶片的数控加工。 重庆科技学院本科生毕业设计 加工工艺 11 4 加工工艺 叶片加工工艺流程 如下图： 叶片毛胚铸造：毛胚材料选用 0Cr13Ni5Mo。 叶片装夹定位： 采用 4 点定位法并设计相应夹具。 在加工设备中有三轴、五轴数控镗铣床和五轴数控龙门铣床，但其加工效果及效率各有利弊。 三 轴数控铣床就可以加工大多数形状复杂的零件，如平面，斜面，曲面等完全可以满足生产需要 ，五 轴数控铣床非常昂贵，大多数小公司包括有些企业，是只需 要 三 轴的就可以了。 加工水轮机叶片过程中三轴数控铣床可以满足其加工精度，而且可以大大减少生产成本，因此水轮机叶片的加工选择三轴数控铣床。 叶片 A 面、 B 面需经过粗加工、半精加工、精加工，粗加工至表面粗糙度 10μ m，加工余量为 ，加工余量为 .精加工至表面粗糙度度达到 m，加工余量为。 砂叶片 A、 B面使其表面粗糙度达到 m。 粗加工至精度 IT11，半精加工至精度 IT9，精加工至精度 IT7。 粗加工叶片选用 d50mm 立 铣刀， d50 立铣刀可以进行粗铣，去除大量毛胚，工作效率高，而且能够满足加工精度的要求。 半精加工叶片选用 d36mm立铣刀， d36mm 立铣刀可以加工零件表面粗糙度至 m，满足加工要求。 精加工叶片选用 d10mm 球头铣刀，球头铣刀可精加工各种曲面，在高温环境下也可正常工作，满足水轮机叶片精加工的要求。 叶片毛胚铸造 铣叶片 B 面 铣叶片 A 面 叶片装夹定位 拆装叶片 砂叶片 加工两个定位销孔 填补销孔 重庆科技学院本科生毕业设计 加工工艺 12 加工定位销孔时应先用钻头在设定位置钻两个孔，再用铰刀对两个销孔进行加工，钻孔时选用 钻头，再用 d9mm 铰刀进行加工。 重庆科技学院本科生毕业设计 工步及工序 13 5 工步及工序 1 叶片装夹 2 叶片 A 面加工 （ 1） 边框粗加工 （ 2） 型面粗加工 (3) 边框半精加工 (4) 型面半精加工 (5) 边框精加工 (6) 型面精加工 (7) 加工定位孔 (8) 铰孔 3 叶片 B 面加工 （ 9） 边框粗加工 （ 10）型面粗加工 （ 11） 边框半精加 （ 12）型面半精加工 （ 13）工边框精加工 （ 14）型面精加工 4砂叶片 工件材料为不锈钢，加工刀具为硬质合金铣刀，查《金属切削与刀具实用技术》表 423可得切削速度 m in/)90~70( mv 。 铣刀转速 m in)/(10 000 rdvn ，0d 为铣刀外径。 粗加工：刀具 mmd 500  硬质合金立铣刀，齿数 z=4，铣削深度 mmap 5 ，查《机械加工工艺设计手册》表 969得每齿进给量 )/)(~( zmmf z 。 半精加工：刀 具 mmd 360  硬质合金立铣刀，齿数 z=6，铣削深度 mmap 3 ，查《机械加工工艺设计手册》表 969得每齿进给量 )/)(~( zmmf z 。 精加工：刀具 mmd 100  硬质合金球铣刀，铣削深度 mmap  ，查《机械加工工艺设计手册》表 967 得进给量 mmf )~(。 公式： zffz / )/(60/ smmfnv f  式中 z为铣刀齿数， fv 为进给速度。 钻孔：刀具 mmd  硬质合金麻花钻，查《金属切削与刀具实用技术》表 38进给量 )/(~ rmmf  ，切削速度 m in )/(27~25 mv  ，钻孔深 h=15mm。 铰孔：刀具 mmd 90  H7 级硬质合金铰刀，齿数 z=4。 铰 孔至 9mm，查《金重庆科技学院本科生毕业设计 工步及工序 14 属切削与刀具实用技术》表 335得进给量 mmf  切削速度 min/ mv。 粗加工：刀具 mmd 500  硬质合金立铣刀， mmap 5 ，铣削速度 min/80mv ，转速 min/500rn ， 每齿进给量 zmmfz / ，进给速度 m in/260 mmv f  ，进给量 mmf 。 半精加工：刀具 mmd 360  硬质合金立铣刀， mmap 3 ，铣削速度 min/80mv ，转速 min/800rn ， 每齿进给量 )/( zmmfz  ，进给速度 m in/624 mmv f  ，进给量 mmf 。 精加工：刀具 mmd 100  硬质合金立铣刀， mmap  ，铣削速度 min/80mv ，转速 min/2500rn  ， 进给速度 min/50 mmv f  ，进给量 mmf 。 钻孔：刀具 mmd  硬质合金麻花钻，钻孔深 h=15mm，切削速度 min/26mv ，转速 min/900rn ， 进给量 mmf 。 进给速度 min/90 mmv f 。 铰孔：刀具 mmd 90  H7 级硬质合金铰刀，铰 孔至 9mm，切削速度min/ mv ， 转速 min/300rn ， 进 给 速 度 min/30 mmv f  ，进给量mmf 。 （ 1） 边框粗加工：刀具 mmd 500  硬质合金立铣刀， mmap 5 ，铣削速度min/80mv ，转速 min/500rn ， 每齿进给量 zmmfz / ，进给速度m in/260 mmv f  ，进给量 mmf 。 （ 2）型面粗加工： 刀具 mmd 500  硬质合金立铣刀， mmap 5 ，铣削速度min/80mv ，转速。