离心泵叶轮数字化制造技术研究及应用

论文摘要

数字化制造技术一直以来都作为一个国家的机械制造业水平的衡量标志之一。本文对叶轮的数字化制造技术进行了研究,在分析了传统制造方法的缺陷后提出了一种新的叶轮制造流程和方法。叶片的制造技术和制造质量直接影响水轮机运行的出力、效率、空化性能、水力稳定性、机组的可靠性和使用寿命等。所以叶轮数字化制造主要是叶片的数字化制造。本文从设计出发,首先系统介绍了叶片水力模型的生成以及叶轮(主要是叶片)三维造型的原理和过程。然后根据叶片的造型方法规划和求解叶片的数控加工轨迹。本文的轨迹求解主要包括两部分内容:1、基于B样条插值求解刀具切削间距;2、在非线性方程组牛顿迭代法的基础上,进行五轴数控加工刀具轨迹求解算法研究。最后对叶片加工进行NC代码编写和刀具轨迹模拟仿真,验证此加工方法的正确性和加工效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 数字化制造技术的发展
• 1.2 叶轮数字化制造领域的国内外研究现状
• 1.3 课题的提出和可行性分析
• 1.4 本课题的研究内容
• 1.4.1 离心泵叶轮数字化设计技术研究
• 1.4.2 叶片五轴数控加工刀具轨迹求解
• 1.4.3 叶片的加工编程和仿真
• 1.5 总结
• 第二章 离心泵叶轮数字化制造基础
• 2.1 离心泵叶轮的制造技术研究
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 叶轮的传统加工制造流程
• 2.1.3 叶轮数字化制造技术
• 2.2 五轴数控加工技术
• 2.2.1 五轴数控机床类型及其工艺特点
• 2.2.2 五轴数控加工刀具类型
• 2.2.3 刀具轨迹生成策略
• 2.2.4 与刀具轨迹有关的几个基本概念
• 2.2.5 刀具轨迹的生成方法
• 2.3 加工误差分析
• 2.4 总结
• 第三章 离心泵叶轮数字化设计技术研究
• 3.1 木模截线图（水力模型）的绘制过程
• 3.2 基于木模截线图的离心泵叶轮三维造型原理
• 3.2.1 叶片表面型值点的获取
• 3.2.2 叶片体的成型原理
• 3.3 基于木模截线图的叶轮建模过程
• 3.3.1 叶轮建模综述
• 3.3.2 叶轮建模步骤
• 3.4 总结
• 第四章 叶片五轴数控加工刀具轨迹求解算法研究
• 4.1 基于B样条插值的刀距求解算法
• 4.1.1 曲线插值理论
• 4.1.2 基于B样条插值的刀距求解算法
• 4.2 叶片加工刀轨求解算法
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 非线性方程组的求解方法
• 4.2.3 刀轨求解算法
• 4.3 总结
• 第五章 叶片加工程序编写与加工仿真
• 5.1 加工程序编写
• 5.1.1 NC加工编程技术
• 5.1.2 程序的结构与格式
• 5.1.3 工件坐标系
• 5.1.4 叶片加工程序编写
• 5.2 数控加工仿真
• 5.2.1 数控加工仿真介绍
• 5.2.2 数控加工仿真的意义
• 5.2.3 叶片的加工仿真
• 5.3 总结
• 第六章 总结和展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文