OCCUPATION
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文／张卫国 马明建
叶轮在现代工业生产中应用非常广泛，这在农业工程
领域尤为突出。叶轮加工的关键点在于曲面的分析与研究，
加工难度也是叶轮加工的控制性节点。笔者在此就农用叶轮
曲面加工进行了一些探讨。一、国内加工技术现状叶片叶身型面是叶片零件的主要特征表面。叶身型面加工难度大、工作量大，在整个叶片生产过程中，占有重要的地位。与其他类零件相比较，叶片有特殊的形状特点和尺寸精度要求。因此，叶片的机械加工，尤其是叶身型面加工，完全有别于其他类零件的加工，也由此使从事叶片工艺的人们对它赋予了更多的关注。当前，为了降低叶片制造成本，国内企业大多通过普通机床留有较大余量进行加工叶片，然后通过手工抛光来完成。在这种加工形势下，型面检验及手工抛光的工作量不仅大幅增加，而且对于产品质量的稳定与型面精度，都很难保证。叶片的生产 率及经济性都受到了很大的阻碍。自２０世纪８０年代以来，数控技术逐步进入国内机械制造领域，从简易数控机床到多轴联动的数控机床的诞生，丰富了机械零件加工方法的选择范围。但是，国内数控机床的发展，优先对象是通用性较大的各类铣床和车床，国内针对叶片叶身型面加工的数控机床还没有研制。为满足高质量、高效率和高柔性的用于叶身型面加工，只得从引进少量的四轴联动的加工中心。利用四轴加工中心加工叶轮可以快速完成典型叶片的叶身加工，其加工效率和加工质量均明显高于普通传统机床。２０世纪９０年代末，国内已有许多厂家引进四轴加工数控机床。由于用数控机床通用性强，在软件生成的加工轨迹中，生成机床特殊指令都能在数控系统中执行。利用其程序在四轴加工中心中，均能加工出合格的叶片产品。我国大多数生产叶轮的厂家，多采用从国外引进的ＣＡＤ／ＣＡＭ软件，如ＵＧ、ＣＡＴＩＡ、Ｍａｓｔｅｒ ＣＡＭ等。利用这些软件输入叶轮有关参数，可以生成数控加工程序。但是，由于这些是通用性的设计加工软件，包含模块广泛，对设计生产者的软件使用要求很高，实际问题的解决存在较大难度，因此，应用范围有限。 二、加工中心在叶片生产上的应用
加工中心备有可自动换刀的装置和刀库系统，可对工件进行多工序加工。在机械制造行业中的应用，非常广泛，适用于复杂零件平面轮廓、立体曲面的加工，是高效自动化机床，能够获得很高的经济效益。四轴联动数控加工中心分为四轴联动数控卧式加工中
心和四轴联动数控立式加工中心。现在，四轴联动数控加工
中心在企业中应用不断扩大，也让叶片的制造能力提升到一
个更高的层次，并为开发的方向打开了一个更新的窗口。
加工中心工作原理是：编程人员利用手工编程或计
算机自动编程，将编好的程序储存在控制介质（如磁盘）
cpich
上，通过串行口将控制介质的程序输入到数控装置中，完
成数值计算、逻辑判断，变成脉冲信号。机床的伺服系统
将数控装置发来的各种动作指令，转换成机床移动部件的
运动，有部分脉冲信号被编程控制器接收，实现辅助动作
的控制，进行自动换刀操作。
丙烯酰胺水溶液聚合叶片使用加工中心生产中，中间体及围带使用卧式
加工中心来加工。叶片中间体及外围的加工也可能使用立
式加工中心来加工。同时，立式加工中心还能够粗、精加
工叶片的型面和基面。叶片加工属工序集中操作。夹具装
夹工件中，不仅能粗加工，还要能够精加工，这就要求夹
具在粗加工时要有很大的承载能力，相对精加工来说，还
要有很高的定位精度。粗精加工是在不间断的情况下完成
的，这就需要夹具要有很大的夹紧力，同时还不能让零件
产生变形。
Ｔ形槽在立式加工中心上分布于水平工作台、立式转
盘，定位孔在转台中心。通过定位以背径向面，锁紧用内减速路拱
芯片破解径向面来加工毛坯中间体，如果长度允许的话，可以将中
翻转气缸间体和围带都处于加工位置；通过转盘连接夹具，借助转
盘的转动，带动工件旋转来加工。对于型面的加工，将叶
机床罩壳根的定位夹具装在转盘上，通过螺母进行夹紧。
综上所述，从建模方面结合叶片曲面的数学方程进行
设计，基于Ｍａｓｔｅｒ ｃａｍ软件形成较好的设计方法。根据叶
轮曲面特点，采用先进的数控加工策略，在修改仿真软件
的程序后处理文件的同时，自动生成不同尺寸型号叶轮的
数控加工程序，并通过人工的调整，达到加工效率的最大
化。从制造过程中的多个方面，分析零件的加工误差和调
整方法。通过先进的流量测试手段对比实际产品与理论设
计，得到客观的试验数据，为后期的优化提供有力支持。（作者单位：张卫国，山东理工大学、枣庄职业学院；马建明，山东理工大学）
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