整体叶轮数字化设计制造技术研究与应用

论文摘要

叶轮类零件作为透平机械的核心部件,是一种造型比较规范、具有典型性的通道类复杂零件,其工作型面通常为空间曲面,从设计到加工制造长期以来一直是国内外公认的技术难题。叶轮设计涉及空气动力学、流体力学等多个学科,随着设计理论和方法的不断进步,工作型面越来越复杂,这对加工制造提出了更高的要求。本文以整体叶轮的三维数字化建模、五轴数控加工刀位规划、刀位计算、后置处理和机床数控系统加工仿真为主要内容,对整体叶轮的数字化设计与制造相关技术进行了较为全面的研究。从一个新的角度探讨了叶轮数字化建模,即由产品原始设计参数和参数的变化规律运用相关的理论和方法设计出合理的几何边界,获取空间曲面型值点。在此基础上进行三次B样条插值,生成光顺的空间曲线和曲面。该法有别于常用的曲面造型方法——逆向工程法(Reverse Engineering)。研究了几种粗、精加工刀具轨迹算法与生成策略。重点分析了直纹面双点偏置侧铣加工刀具轨迹的计算方法。同时探讨了拟合误差的优化算法。在UG/CAM模块下运用其数控仿真功能对生成的刀路轨迹进行动态仿真,检验干涉情况,根据检验结果进行刀路轨迹的调整。针对DMU70eVolution型五轴数控加工中心,运用专用后置处理系统,得到可以执行的NC程序,通过网络传输到机床数控装置,并运用机床数控系统进行了加工模拟仿真。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 整体叶轮数字化设计制造关键技术
• 1.3 整体叶轮数字化设计制造国内外研究现状
• 1.4 本课题的主要研究工作
• 第2章 数字化设计制造技术基础
• 2.1 引言
• 2.2 数字化设计制造
• 2.2.1 数字化设计制造基本概念
• 2.2.2 数字化设计制造基本技术
• 2.2.3 数字化设计制造的特点
• 2.2.4 数字化设计制造的典型应用案例
• 2.3 曲线曲面基本知识
• 2.4 本章小结
• 第3章 整体叶轮的数字化设计与建模
• 3.1 引言
• 3.2 叶片水力设计原理
• 3.3 水力设计
• 3.4 基于水力设计的叶轮三维建模
• 3.4.1 叶片片体成型
• 3.4.2 叶轮模型的建立
• 3.5 本章小结
• 第4章 复杂曲面数控加工工艺与刀轨计算
• 4.1 引言
• 4.2 复杂曲面五轴数控加工工艺
• 4.2.1 五轴数控机床类型及其工艺特点
• 4.2.2 数控加工刀具类型及其工艺特点
• 4.2.3 复杂曲面五轴数控加工工艺规划
• 4.3 复杂曲面五轴数控加工刀具轨迹计算
• 4.3.1 有关的基本概念及刀轨生成方法
• 4.3.2 五坐标侧铣数控加工刀位计算
• 4.4 本章小结
• 第5章 整体叶轮五轴加工路径规划与编程
• 5.1 引言
• 5.2 整体叶轮五轴加工路径规划
• 5.2.1 整体叶轮加工阶段的划分
• 5.2.2 叶轮毛坯的制备
• 5.2.3 加工工艺基准与加工余量的选择
• 5.3 CAM编程与后置处理
• 5.4 加工试验准备
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢
• 个人简历
• 学位论文评阅及答辩情况表