船用整体螺旋桨龙门式四坐标数控砂带磨削自动编程关键技术研究

摘要

船用螺旋桨作为船舶中的关键部件，船用螺旋桨的制造尤为重要。但由于其型面是由自由曲面，对于它的加工一直是技术难题。传统的加工方法一般是先对铸造成型的船用螺旋桨进行铣削加工，然后再进行人工抛磨，不但加工效率低、加工精度得不到保证，而且工人的工作环境也相当恶劣。根据船用螺旋桨的加工现状，本文以数控砂带磨床在船用整体螺旋桨加工为背景，利用UG二次开发，深入研究了船用整体螺旋桨四坐标砂带磨削自动编程技术。本文的主要内容包括以下方面:
　　1)以客户提供的船用整体螺旋桨的CAD模型为基础，导入到UG中，对船用螺旋桨型面进行分析，进行坐标的转换。
　　2)对船用整体螺旋桨的四轴联动砂带磨削刀具轨迹的生成进行了研究。对磨削轨迹的生成方法进行了研究，结合船用整体螺旋桨的曲面特性，选用了等残留高度法和等参数法相结合的方式来生成刀具轨迹，确定了走刀行距和走刀步长，然后对对切削行曲线进行离散，获取了各个离散点的刀位点数据和刀轴矢量并进行存储，生成了刀位点数据，此为前置处理过程。
　　3)对四坐标砂带磨床的后置处理技术进行了研究。建立了四坐标数控砂带磨床的结构模型，对其运动链进行了分析，采用D-H法求解各轴的运动参数。为了提高机床的加工效率和加工质量，对机床的进给速度进行了相应的研究，对螺旋桨砂带磨削的过程中的加工误差进行校核并作出相应的补偿，根据数控系统特性进行格式转换生成数控程序。同时在容易产生干涉的地方进行干涉检查和加工仿真以保证程序的正确性。
　　4)以UG为开发平台，采用VC++编程语言和UG/OPENAPI二次开发工具，借助微分几何知识，完成了船用整体螺旋桨专用自动编程系统的开发。该系统具备主控模块、文件输入输出模块、刀位点及磨削轨迹生成模块、后置处理模块和加工仿真模块五大模块，在用户导入船用整体螺旋桨模型并输入相应的加工参数后即可自动生成数控加工程序以实现螺旋桨的数控磨削加工。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 选题的背景

1.2 船用螺旋桨的加工现状

1.3 自由曲面数控加工编程技术的发展及应用

1.4 砂带磨削技术简介[11]

1.5 船用螺旋桨四坐标数控砂带磨削加工的可行性研究

1.6 论文研究的意义和主要内容

2 系统开发平台简介及总体规划

2.1常用CAD/CAM系统开发平台简介

2.2 UG二次开发工具功能简介

2.3 UG的基本概念

2.4船用螺旋桨四坐标数控砂带磨削自动编程系统的总体规划

2.5 本章小结

3 船用螺旋桨四坐标砂带磨削刀具轨迹的生成与研究

3.1 船用整体螺旋桨结构特征分析

3.2龙门式四坐标数控砂带磨床结构特征分析

3.3 数控系统刀具轨迹生成方法的研究

3.4 走刀方式确定及加工行距和走刀步长的计算

3.5 刀位点和刀轴矢量的确定

3.6 接触轮的参数选择

3.7 刀位点数据的获取

3.8 本章小结

4 船用螺旋桨四坐标砂带磨床的后置处理

4.1 后置处理的基本概念

4.2 四坐标螺旋桨叶片砂带磨床后置处理的实现过程

4.3 龙门式四坐标螺旋桨砂带磨床的运动求解

4.4 四坐标数控砂带磨床进给速度控制的研究

4.5 加工误差分析及补偿方法

4.6本章小结

5 系统的具体设计及工程应用论证

5.1 系统的模块设计

5.2 部分模块的功能实现

5.3 螺旋桨砂带磨削运动仿真及工程验证

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 今后工作展望

致谢

参考文献

附 录