叶轮类零件的五轴联动数控加工与仿真

论文摘要

·叶轮类零件是机械装备行业重要的典型零件,在能源动力、航空航天、石油化工、冶金等领域应用广泛。叶轮的造型涉及到空气动力学、流体力学等多个学科,叶轮所采用的加工方法、加工精度和加工表面质量对其最终的性能参数有很大影响。随着数控技术、CAM技术的发展,叶轮的加工技术也日新月异。为了提高叶轮类零件的生产水平,本文结合企业的具体生产条件,针对叶轮的五轴联动数控加工技术展开研究。本论文主要以整体叶轮五轴数控加工的后置处理、加工仿真和优化等为核心内容,结合数控加工过程中的外延内容如加工工艺和UG／CAM等技术,对整体叶轮的五轴数控加工进行了较为全面的研究。本文研究了叶轮的加工工艺,分析了叶轮加工的工艺难点和技术要求,提出了叶轮加工的工艺规划,包括工艺阶段的划分、毛坯的选择、刀具的确定、夹具的选择等。文章分析了整体叶轮各个加工部分的特征,在基于UG/CAM平台上,对整体叶轮各个部分采用不同的加工方法,并且进行了编程,得到了刀位轨迹文件。针对实际加工使用的DMU100 monoBLOCK五轴数控机床,本文运用NX/Post Builder后置处理工具为此创建了专用的后置处理,并将刀位轨迹文件转化成为加工用NC代码。本文在VERICUT系统中创建了DMU100 monoBLOCK虚拟机床和刀具库及程序,利用其仿真模块对零件加工过程进行动态仿真演示,并在系统中对零件进行了加工质量检查与刀具轨迹优化,实现了完全的虚拟加工。此外,本文还通过实验对课题的理论研究部分进行了验证,将设计零件在实际机床上进行了加工,并与其在VERICUT系统中的仿真加工结果进行对比。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究意义
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 整体叶轮加工的发展历程及研究现状
• 1.2.2 数控加工编程和后置处理的发展历史、现状与趋势
• 1.2.3 数控加工仿真技术的国内外研究现况
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 整体叶轮的结构分析与工艺规划
• 2.1 概述
• 2.2 诱导轮的几何结构特点
• 2.3 叶轮的加工流程
• 2.4 叶轮加工工艺分析
• 2.4.1 叶轮的加工技术要求
• 2.4.2 叶轮的加工难点
• 2.5 叶轮加工工艺规划
• 2.5.1 叶轮加工的阶段划分
• 2.5.2 叶轮毛坯的选择
• 2.5.3 叶轮加工刀具的选择
• 2.5.4 叶轮加工夹具的选择
• 2.5.5 叶轮加工中切削参数和冷却方法的选择
• 2.5.6 叶轮的加工路线
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于UG的叶轮五轴联动铣削刀具轨迹设计
• 3.1 概述
• 3.2 基于UG平台的CAM一般过程
• 3.3 叶轮的CAM编程
• 3.3.1 叶轮加工方案的制定
• 3.3.2 创建父节点组
• 3.4 UG环境下CAM实现
• 3.4.1 加工刀具轨迹和刀轨可视化仿真
• 3.4.2 生成刀具轨迹文件
• 3.5 本章小结
• 第4章 五坐标数控机床后置处理算法
• 4.1 概述
• 4.2 五轴数控机床的结构形式
• 4.2.1 双摆头型五轴机床
• 4.2.2 双转台型五轴机床
• 4.2.3 摆头转台型五轴机床
• 4.3 后置处理算法
• 4.3.1 带双回转工作台的五轴数控机床后置处理算法
• 4.3.2 刀具摆动的五轴数控机床后置处理算法
• 4.3.3 刀具摆动与回转工作台的五轴数控机床后置处理算法
• 4.4 本章小结
• 第5章 DMU100 MONOBLOCK数控机床后置处理程序开发
• 5.1 概述
• 5.2 基于UG通用后置处理模块的后置处理开发
• 5.2.1 UG软件的后置处理编辑器—NX/Post Builder简介
• 5.2.2 Tcl语言
• 5.2.3 刀位文件格式分析
• 5.3 DMU100 MONOBLOCK五坐标后处理程序开发应用
• 5.3.1 DMU100 monoBLOCK机床常用代码及数控程序格式
• 5.3.2 DMU100 monoBLOCK五坐标加工中心简介
• 5.3.3 基于NX/PostBuilder的后处理程序编辑
• 5.3.4 利用后处理程序生成NC代码
• 5.4 本章小结
• 第6章 叶轮数控加工的仿真
• 6.1 概述
• 6.2 数控加工仿真系统VERICUT软件简介
• 6.2.1 VERICUT系统简介
• 6.2.2 VERICUT系统主要功能
• 6.2.3 VERICUT机床加工仿真过程
• 6.3 虚拟铣床的建立
• 6.3.1 机床建模的概念
• 6.3.2 虚拟机床构建流程
• 6.3.3 机床刀具库的建立
• 6.4 虚拟机床的仿真加工
• 6.4.1 仿真加工前的准备工作
• 6.4.2 虚拟机床的仿真加工
• 6.5 刀具轨迹的优化
• 6.5.1 优化刀具轨迹的介绍
• 6.5.2 优化刀具轨迹的方法
• 6.6 实验验证
• 6.7 本章小结
• 第7章 总结及展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 DMU100 MONOBLOCK数控机床技术参数
• 附录2 诱导轮加工的部分刀轨文件
• 附录3 诱导轮加工的部分NC代码
• 攻读硕士学位期间发表学术论文及参与项目情况