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基于Pro/E的叶轮数控加工自动编程的研究

2020-12-06阅读(435)

基于Pro/E的叶轮数控加工自动编程的研究

论文摘要

在工业生产中叶轮是比较重要的核心部件,而我国在叶轮加工设计等方面的技术一直比较陈旧,所以本文在详细了解国内外叶轮CAD/CAM软件的发展以及叶轮数控加工的方法基础上,针对当前国内叶轮CAD/CAM的现状,以Pro/Engineer为平台,运用Pro/Engineer的二次开发接口——Pro/Toolkit与VC++6.0编程环境,开发了一套“五坐标数控加工整体叶轮的CAD/CAM系统”。本文首先通过对Pro/Engineer的建模、加工、二次开发等模块的了解以及对叶轮设计和叶轮数控加工技术的研究确定了课题的可行性,并按照模块化设计的原则将系统分为几何造型、刀位轨迹生成、误差分析、后置处理及加工仿真等几个功能模块,并确立了系统的开发环境及工具。然后分别论述了各功能模块的主要功能、算法、Pro/E中的模板建模及VC的编程实现。造型模块中,采用三次B样条插值的技术,构造出叶片曲面基线与流道面曲线,建立了直纹面形式的叶片型面。系统可根据曲线点的数据输入,直接生成叶轮的几何模型并实现参数化。刀位轨迹生成模块是整个系统的核心部分,也是论文的重点。其中,着重介绍了叶轮粗加工阶段的刀位规划,应用了半开口矩形走刀刀位规划方法,以变切深均匀厚度分层的方式对毛坯进行铣削分层,并确定了每一层走刀的刀轴矢量,并将所有加工轨迹参数化。随后讨论了叶轮加工的侧铣技术和叶轮精加工技术,本文详细介绍了它们原理与算法,并将Pro/Engineer的侧铣加工功能集成于叶轮加工系统的刀位轨迹生成模块中。通过误差分析,推导出了流道面的最大加工误差的关系式,并分析了加工误差与刀具重合度t的关系。由t与最大误差的关系得出,在不同的加工阶段选择不同的t值来反算刀具半径值从而,优化刀具。仿真模块中,对刀位文件进行后置处理后应用VERICUT仿真软件建立叶轮加工实时动态仿真,并应用VERICUT中的刀轨优化功能对加工轨迹进行优化处理。本系统具有良好的扩展性和适用性,操作界面便捷,自动化程度较高等特点,因此本系统的开发具有一定的理论意义和实用价值。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 整体叶轮数控仿真技术概述
  • 1.2 叶轮仿真加工技术中的重点难点
  • 1.2.1 叶轮叶片的曲面造型
  • 1.2.2 叶轮的数控工艺和加工方法
  • 1.3 自动编程技术在叶轮加工中的应用
  • 1.3.1 国外应用现状
  • 1.3.2 国内应用现状
  • 1.4 常用自动编程软件介绍
  • 1.5 选题依据和背景情况
  • 1.6 课题的目的和意义
  • 1.6.1 研究目的
  • 1.6.2 意义和应用价值
  • 1.7 主要研究内容
  • 第二章 叶轮参数化建模
  • 2.1 引言
  • 2.2 叶轮设计概述
  • 2.3 Pro/E软件介绍
  • 2.3.1 Pro/E建模方法
  • 2.3.2 Pro/E建模的关键技术
  • 2.4 叶轮参数化建模
  • 2.4.1 基本叶片曲线拟合数学模型介绍
  • 2.4.2 外部曲线文件建立过程
  • 2.4.3 建立主模型文件并建立与外部数据文件的连接
  • 2.4.4 建立叶轮曲面片
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 叶轮加工轨迹规划及Pro/E中CAM参数化模板设计
  • 3.1 引言
  • 3.2 五坐标数控加工基础
  • 3.2.1 刀具轨迹生成的相关概念
  • 3.2.2 常用刀具轨迹生成方法
  • 3.2.3 曲面加工刀具轨迹计算过程
  • 3.2.4 曲面零件的五轴数控加工工艺
  • 3.2.5 侧铣加工方法简介
  • 3.3 叶轮五坐标侧铣数控加工路径规划
  • 3.3.1 流道面加工轨迹规划原理
  • 3.3.2 在Pro/E平台实现加工轨迹规划并参数化
  • 3.3.3 叶片加工原理
  • 3.3.4 在Pro/E中实现叶片侧铣精加工
  • 3.4 加工检测
  • 3.5 流道面加工误差分析及刀具优化
  • 3.5.1 刀具误差推导
  • 3.5.2 刀具优化
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 VERICUT仿真加工软件介绍以及其在叶轮加工中的应用
  • 4.1 VERICUT基本模块介绍
  • 4.2 VERICUT仿真功能介绍
  • 4.3 VERICUT优化功能介绍
  • 4.3.1 影响优化结果的因素
  • 4.3.2 影响优化精度的因素
  • 4.3.3 刀具轨迹优化的意义
  • 4.4 VERICUT在叶轮加工中的应用
  • 4.4.1 VERICUT仿真功能的应用
  • 4.4.2 VERICUT优化功能的应用
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 Pro/E二次开发程序设计
  • 5.1 Pro/E二次开发技术简介
  • 5.1.1 Pro/Program开发工具的介绍
  • 5.1.2 Pro/Toolkit开发工具的介绍
  • 5.1.3 动态链接库简介
  • 5.1.4 应用程序工作模式
  • 5.2 创建Pro/Toolkit应用程序
  • 5.2.1 利用VC向导创建Pro/Toolkit应用程序
  • 5.2.2 利用VC创建Pro/Toolkit应用程序基本框架
  • initializ（）和userterminate（）函数'>5.2.3 userinitializ（）和userterminate（）函数
  • 5.2.4 菜单栏菜单的创建
  • 5.2.5 UI对话框的建立
  • 5.2.6 注册文件及Pro/Toolkit应用程序的运行
  • 5.3 整体程序规划
  • 5.4 程序设计
  • 5.4.1 数据获得模块介绍
  • 5.4.2 数据更新模块介绍
  • 5.4.3 模型调用显示模块介绍
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 致谢

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