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面向特征的整体叶轮五轴数控加工技术

叶轮是涡轮式发动机、汽车增压器等动力机械的核心部件,其加工技术一直是研究的焦点。整体叶轮的结构复杂,规划加工轨迹时约束条件多,加工时易产生碰撞干涉,采用传统的铸造成型后修光法、石蜡精密铸造法等较难保证叶片、流道以及叶片与轮毂倒角处的加工质量[1]。五轴数控加工因具备有效避免干涉、可侧铣直纹面、切削状态良好等优点,从而成为提高整体叶轮加工效率和质量的首选。目前,许多加工整体叶轮的企业多采用一些功能强大、界面良好、适用面广的通用型CAD/CAM软件,如UG NX、CATIA、Pro/Engineer等。本文基于整体叶轮的几何特征,利用大型通用CAD/CAM软件UG NX3.0对其进行加工轨迹规划。1整体叶轮五轴数控加工工艺分析根据复杂型面零件的多轴数控加工特点,整体叶轮的五轴数控加工一般遵循如下的基本技术路线(如图1所示)。图1整体叶轮加工技术路线1.1叶轮几何模型特征分析分析整体叶轮的叶片、流道等几何特征,确定叶片曲面、流道面和清...  (本文共4页) 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

透平膨胀机叶轮正逆向建模与五轴数控加工技术研究

产品数字化集成快速开发技术是提高企业产品开发能力、缩短产品研制周期、降低开发成本的有效手段,因此应用日趋广泛。本文针对某企业透平膨胀机叶轮零件的设计和制造过程的实际需求,研究适用于企业实际的产品数字化集成快速开发流程及其关键技术,并通过具体应用案例,验证了该工作流程的可行性和优越性。首先,本文分析了透平膨胀机叶轮在设计和加工中存在的生产周期长、产品加工质量不稳定等问题,针对叶轮结构的特殊性和复杂性,阐述了能够解决这些问题的相关技术,即基于叶轮实物的反求建模、基于产品需求参数的参数化特征建模、以及计算机辅助制造和五轴数控加工等数字化制造技术。其次,基于逆向工程技术,研究透平叶轮实物的逆向实体建模方法,包括激光扫描仪获取数据点云,点云数据的处理,特征曲线曲面拟合等关键技术环节,并通过逆向建模与UGNX的数据集成,实现了透平叶轮的实体建模。第三,基于UGNX软件,根据透平膨胀机的客户需求参数、热力性能和气动性能指标等进行叶轮零件的结构...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

整体叶轮五轴数控粗加工编程技术研究

整体叶轮是航空发动机的核心零部件,其结构复杂,加工难度大。五轴数控加工制造精度高,加工效率高,柔性好,是制造整体叶轮的常用方法。本文研究了整体叶轮五轴数控粗加工的编程技术,其主要内容及研究成果如下:设计了整体叶轮粗加工工艺。根据整体叶轮结构特点,研究了叶片弯扭度、最大叶高和流道最小宽度的计算方法,分析了流道的刀具可达性和可加工性。基于叶轮粗加工特点以及插铣、侧铣等加工方法工艺特征的分析,提出了“插铣流道+侧铣叶片”粗加工方案,给出了刀具和加工参数的确定方法。研究了叶轮流道插铣加工的刀位轨迹生成算法。给出了自由曲线单侧包络直线的一种新求解算法,使得自由曲线上各点到包络直线的距离均匀分布。在此基础上,确定了流道插铣加工的无过切可铣域,给出了插铣走刀步长、铣削行距和刀位的计算方法,并按“之字形”走刀策略规划了刀位轨迹。研究了叶片侧铣粗加工的刀位轨迹生成算法。给出了叶片侧铣粗加工刀轴驱动面的确定方法,通过侧铣加工的误差分析,给出了侧铣走...  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

整体叶轮的曲面造型及五轴数控加工

整体叶轮是一类典型的自由曲面零件,它的设计和制造精度直接决定了其工作效率。由于国外的叶轮加工专用软件价格昂贵并且通用性差,令大多数厂家难以承受。所以编制自主产权的CAD/CAM软件是解决叶轮精确加工的最好办法。本课题主要研究压气机整体叶轮的CAD/CAM技术,目的就是实现叶轮的五轴联动数控加工。本文主要研究方向为叶轮复杂曲面的NURBS造型方法和特殊结构五轴机床的后置处理。主要内容有:讨论了五轴联动加工原理,从几个方面分析了整体叶轮五轴联动加工的必要性。分析了整体叶轮的结构特点,从气动性方面总结了叶轮叶片复杂曲面造型的要求,深入研究了自由曲面拟合的NURBS方法,并用Matlab编制了NURBS曲面造型通用程序,只需输入指定格式的型值点数据就可以生成任意阶次NURBS自由曲面。介绍了IGES标准,编程实现了程序计算结果向IGES文件的转换,最后实现了造型结果在UG界面的可视化,并用基于曲率和基于光照的方法对曲面进行了质量分析,验...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

广东工业大学
广东工业大学

面向叶轮的五轴数控加工方法与UG二次开发研究

高质量叶轮是现代工业技术的重要研究对象,涉及设计造型、工艺规划、干涉碰撞、质量分析检测和仿真加工等理论和实践知识。因高质量叶轮的特殊应用,如航空大飞机、航母火箭等关键零部件,其生产加工技术成为热门研究课题。叶轮是公认的高难紧迫性加工类零件,应用广泛,需求紧张,因其材料坚硬、型面复杂扭曲大、叶片重合度高等结构特征,总结生产中的主要问题有:1.叶型为自由曲面,设计造型复杂;2.干涉碰撞的发生,严重影响加工面质量和刀具寿命;3.刀具路径规划机制,没有健全的最优轨迹的标准;4.表面质量精度不高,难以实现高速高精加工;针对以上问题,在省科技计划项目的支持下,本文以整体叶轮为例,应用数控加工理论和技术,在造型、工艺、和UG二次开发等方面进行相关研究与探索,主要完成了以下工作:1.建立叶轮模型。应用UG软件知识体系,通过草图绘制和特征等命令,完成复杂曲面轮廓的叶轮实体造型,关键是NURBS(Non-Uniform Rational B-Spl...  (本文共95页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江工业大学
浙江工业大学

基于加工轨迹均匀包络原理的高精度球加工方法研究

高精度球体是高端球轴承的关键元件,其几何精度、表面质量和批一致性直接影响轴承的运动性能、工作寿命以及设备的工作性能。针对高端轴承球形滚动体加工对高精度、高一致性的技术需求,本研究基于加工轨迹均匀包络原理,提出单转盘变曲率沟槽球体加工方法,使球体运动状态随沟槽曲率半径的变化而持续发生变化,实现球面轨迹全包络加工,保证高精度球体加工的高效率和高一致性。球面加工轨迹均匀包络是高精度球体成形的必要条件之一。本文重点针对变曲率沟槽研磨方法下的加工原理、沟槽结构几何参数对研磨均匀性的影响、成球机理研究与材料去除模型、设备研制等关键问题进行了研究。主要研究工作如下:基于纯滚动运动的假设条件,以几何运动学为理论基础,构建了几何运动学模型,计算了球体加工轨迹方程,研究了沟槽半角、偏心量、滚道极径、沟槽间距系数等结构几何参数对加工轨迹的影响,得到了优化的几何参数组合,通过MATLAB软件仿真显示在该加工方法下球体表面的加工轨迹能完整的包络整个球体,...  (本文共122页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江工业大学
浙江工业大学

基于圆柱面加工轨迹均匀包络原理的高精度轴承圆柱滚子高一致性加工方法研究

轴承是装备制造业中应用广泛的精密基础零部件,圆柱滚子是轴承关键零部件,其形状精度、表面质量及其批一致性对滚动轴承的运动精度和使用寿命产生重要影响。目前无心磨削等轴承圆柱滚子外圆加工方法存在加工精度批一致性差等技术难题,为此本文提出了基于圆柱面加工轨迹均匀包络原理的高精度轴承圆柱滚子高一致性加工方法,即将双平面研磨抛光技术应用于轴承圆柱滚子外圆成形,以实现高形状精度、高表面质量和高一致性。圆柱面加工轨迹均匀包络是圆柱滚子外圆成形的必要条件。因此本文重点对双平面方式下圆柱外圆加工过程的工件运动状态、圆柱面加工轨迹均匀性、研磨盘磨损轨迹均匀性以及它们的影响因素等关键问题进行了研究。主要研究工作如下:本文以几何运动学为理论基础,构建了双平面方式下圆柱外圆加工系统以及工件几何运动学模型,描述了工件各个几何参数和运动参数之间的数学关系。通过圆柱工件运动状态的观测实验和数据分析基本验证了该理论模型的有效性。滚动角速度是描述圆柱工件滚动行为的关...  (本文共121页) 本文目录 | 阅读全文>>