整体叶轮实体造型与五坐标数控加工技术研究

论文摘要

整体叶轮是航空发动机的核心部件,其加工质量对发动机性能有决定性的影响。本文针对整体叶轮的实体造型及其五坐标数控加工技术进行了研究,主要研究工作及成果如下:在分析整体叶轮构型特征的基础上,提出了整体叶轮造型过程中需遵循的一般原则,并提出了整体叶轮变半径倒角的处理方法。提出了整体叶轮的叶片螺旋铣削加工刀触点规划算法,实现了裁剪曲面的重新参数化、走刀步长及切削行距的确定、曲面凹凸性判断、螺旋轨迹刀触点的计算等。实现了刀具与叶轮叶片曲面干涉检查及干涉处理算法。给出了初始刀轴矢量的设定方法,根据加工过程中的干涉检查情况,对发生干涉的刀轴矢量进行适当调节。在计算过程中采用插值方式对刀轴矢量进行匀化处理,实现了整体叶轮叶片高质量无干涉的五坐标螺旋铣削加工刀位点轨迹生成。本文实现的算法通过UG的二次开发工具均集成到UG CAD/CAM软件中,并对某航天企业实际整体叶轮产品进行了造型与加工验证,加工出了合格的产品。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 实体造型的一般方法
• 1.3 数控加工技术综述
• 1.3.1 数控编程技术的发展
• 1.3.2 数控编程NC 刀具轨迹生成方法
• 1.3.3 数控加工中的干涉检查与处理
• 1.4 国内外整体叶轮数控加工技术研究现状
• 1.5 选题背景及开发平台
• 1.6 论文各章节主要内容
• 第二章 整体叶轮的实体造型方法
• 2.1 引言
• 2.2 叶轮造型概述
• 2.3 叶片造型方法分析
• 2.4 叶片的创建
• 2.4.1 截面线曲线的创建
• 2.4.2 通过拟合出的截面线来扫掠生成叶片实体
• 2.5 轮毂的创建
• 2.6 叶轮变半径倒角的处理
• 2.7 创建整体叶轮
• 2.8 小结
• 第三章 叶片螺旋铣刀触点轨迹的生成
• 3.1 引言
• 3.2 螺旋铣削加工概述
• 3.3 裁剪叶片曲面的重新参数化
• 3.4 叶轮叶片螺旋铣刀触点轨迹的生成
• 3.4.1 叶片螺旋刀触点轨迹的规划
• 3.4.2 刀具的选择
• 3.4.3 叶片曲面数控加工的走刀步长
• 3.4.4 叶片曲面数控加工的切削行距
• 3.4.5 螺旋刀触点轨迹算法流程图及结果
• 3.5 小结
• 第四章 五坐标数控加工叶片曲面的干涉处理与刀位点数据生成
• 4.1 引言
• 4.2 五坐标数控加工简述
• 4.3 叶片加工的干涉检查与处理
• 4.3.1 叶片加工刀轴矢量初始值的确定
• 4.3.2 叶片曲面干涉检查
• 4.3.3 叶片曲面干涉处理
• 4.4 刀轴矢量的匀化处理
• 4.5 刀位点的计算
• 4.6 无干涉刀位点的生成
• 4.7 小结
• 第五章 后置处理
• 5.1 引言
• 5.2 UG 后置处理器简介
• 5.3 应用UG/Post Builder 创建叶片后处理文件
• 5.3.1 实际加工机床参数
• 5.3.2 机床后处理参数的选取
• 5.3.3 增加新创建的后置处理机床文件
• 5.4 应用机床文件后置处理
• 5.5 小结
• 第六章 数控加工仿真及加工实例
• 6.1 引言
• 6.2 数控加工仿真及VERICUT 简介
• 6.3 叶轮叶片的数控仿真
• 6.3.1 建立机床运动学模型
• 6.3.2 添加系统控制文件
• 6.3.3 建立刀具库文件
• 6.3.4 加入走刀轨迹
• 6.4 叶轮叶片数控仿真及实际加工结果
• 6.5 小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 今后工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文