基于UG的闭式叶轮数控编程方法研究

论文摘要

闭式叶轮是一类具有代表性的复杂曲面零件。其形状特征明显,工作型面的设计涉及到空气动力学、流体力学等多个学科,加工手段、加工精度和表面加工质量对其性能有很大影响。本文以闭式叶轮的几何造型与数控加工为背景,深入研究了闭式叶轮造型技术,以及闭式叶轮数控加工的刀具轨迹规划、刀轴矢量确定等关键技术,对闭式叶轮五轴数控加工进行了较为全面的阐述。本文主要工作如下：1.基于B样条曲线理论,在UG软件的辅助下完成了闭式叶轮的三维实体造型,这是数控加工的基础。2.针对闭式叶轮的结构特征,制定了一种适合于闭式叶轮加工的工艺方案。给出了将一种高效的切削刀具—插铣刀用于闭式叶轮流道的粗加工,和一种加工适应能力很强的刀具—球头铣刀用于流道的精加工的方法。3.根据闭式叶轮加工的工艺方案,给出了闭式叶轮的可加工性判断方法,以及加工区域划分方法。针对粗加工的钻孔工序,给出了寻找初始孔位置的方法,并确定了初始孔的位置。4.给出了截面划分和构建过渡曲线的方法,构建了从初始孔到流道边界面逐渐过渡的曲面,使刀具沿过渡曲面逐层加工。5.针对本文提出的刀具轨迹规划方法,进行干涉分析,给出了确定无干涉刀轴矢量范围的方法；提出了采用倾斜于表面方式的刀轴确定方法,通过构造辅助约束面的方法,确定无干涉刀轴矢量。6.对闭式叶轮加工刀具轨迹规划中的进退刀方式、移刀方式、走刀方式等方面进行了研究分析。7.针对双转台五坐标数控机床,给出了其后置处理算法。利用UG软件进行了闭式叶轮加工仿真,验证了本文所提出的刀具轨迹规划方法的正确性。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 数控技术发展现状
• 1.2 叶轮加工技术的发展状况
• 1.2.1 叶轮加工方法
• 1.2.2 叶轮数控加工软件
• 1.2.3 闭式叶轮加工技术现状
• 1.3 选题背景与研究意义
• 1.4 曲面数控加工刀位轨迹生成方法研究概况
• 1.4.1 曲面数控加工刀位轨迹生成方法研究现状
• 1.4.2 刀位轨迹生成方法中仍存在的问题
• 1.5 论文的主要工作
• 2 闭式叶轮造型
• 2.1 曲面造型原理
• 2.2 叶轮造型实现
• 2.2.1 叶片的创建
• 2.2.2 叶轮实体生成
• 2.3 本章小结
• 3 闭式叶轮加工工艺分析
• 3.1 闭式叶轮加工工艺方案
• 3.2 刀具的选择
• 3.3 流道加工区域划分
• 3.3.1 流道加工区域分析
• 3.3.2 分界面的确定
• 3.4 确定工艺孔
• 3.4.1 工艺孔的提出
• 3.4.2 确定钻孔位置
• 3.5 本章小结
• 4 闭式叶轮流道加工的刀具路径规划
• 4.1 刀具路径规划基本概念
• 4.2 走刀行距与走刀步长的计算
• 4.2.1 走刀步长的计算方法
• 4.2.2 走刀行距的计算方法
• 4.3 刀具轨迹规划区域的确定
• 4.3.1 截面划分方法
• 4.3.2 过渡曲线的生成
• 4.4 刀轴矢量的确定
• 4.4.1 曲面五坐标加工中干涉的类型
• 4.4.2 曲面五坐标数控加工的刀轴确定方法
• 4.4.3 无干涉刀轴矢量范围确定
• 4.5 闭式叶轮刀具轨迹规划方法
• 4.5.1 避让几何的设置
• 4.5.2 进、退刀方式
• 4.5.3 移刀方式
• 4.5.4 走刀方式
• 4.5.5 清根处理
• 4.5.6 区域对接处的处理
• 4.6 本章小结
• 5 五坐标数控加工后置处理
• 5.1 数控机床的坐标轴及其运动方向
• 5.2 五坐标数控机床后置处理方法
• 5.2.1 机床A、C转角的计算
• 5.2.2 x、y、z坐标的变换
• 5.3 进给率F的计算
• 5.4 本章小结
• 6 加工工艺实现与仿真
• 6.1 切削用量的选择原则
• 6.2 加工工艺实现与仿真
• 6.2.1 毛坯的确定
• 6.2.2 粗加工
• 6.2.3 精加工
• 6.3 加工仿真结果说明
• 6.4 本章小结
• 7 总结
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集