大型核电下封头粗加工刀具轨迹规划研究

摘要

随着我国核电事业的发展，核电装备的需求量越来越大。大型核电水室封头是核电压力容器的关键零件，该零件形状复杂且尺寸较大，导致加工难度极大，合理地规划加工工艺和数控加工刀具轨迹对于解决封头的生产制造难题具有重要的现实意义。本文在对大型核电下封头零件工艺分析的基础上，对核电下封头外表面粗加工时出现的多连通域的刀具轨迹规划问题进行了研究，论文的主要研究工作如下：
　　(1)首先对核电封头零件的结构特点、加工要求和数控加工工艺中的关键问题进行了分析，研究了毛坯类型、工艺基准、加工方法、刀具、夹具等问题，制定了封头外表面的加工工艺路线。
　　(2)针对核电封头粗加工层切平面区域为多连通域形式，确定了刀具轨迹的环形拓扑结构，针对传统的直接偏置法生成环形刀轨效率低计算量大的问题，探讨了利用Voronoi图进行刀具轨迹规划的方法。首先推导了Voronoi图的基本方程，针对多连通域的特点，给出了一种分冶波阵面传播的Voronoi图生成算法，在此基础上对平面多连通域进行加工区域划分，然后在加工区域内进行轮廓偏置生成刀轨。
　　(3)在上述理论基础上，为实现刀具轨迹的自动生成，对VC++编程的几个关键技术进行了研究。首先为获取UG中三维封头模型的各截面图形数据，建立了基于DXF文件格式的UG与VC++程序的接口，然后采用面向对象的双连接链表的数据结构实现Voronoi图的构建，并在Voronoi图基础上完成环形刀轨的自动生成，最后，分析NC代码的数据结构，将DXF格式刀轨文件转换成NC代码进行仿真验证。
　　(4)基于VC++开发了核电封头粗加工刀具轨迹规划原型系统。系统采用MFC多文档应用程序编程技术，能够实现图形读取、刀轨生成、文件输出、NC代码转换等功能，验证了算法的有效性和可行性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的主要研究内容

第2章 大型核电下封头加工工艺分析

2.1 AP1000核电下封头几何建模与结构特点

2.2 AP1000核电下封头加工难点分析

2.3 AP1000核电下封头关键的加工工艺分析

2.4 本章小结

第3章 封头层切平面上刀具轨迹的规划方法

3.1 核电封头粗加工刀具轨迹拓扑结构的优化选择

3.2 基于Voronoi图的平面加工环形刀轨生成策略

3.3 平面连通域Voronoi图的基本方程推导

3.4 基于分冶波阵面传播的多连通域Voronoi图生成算法

3.5 本章小结

第4章 核电封头粗加工刀具轨迹的算法实现

4.1 核电封头粗加工刀具轨迹生成过程分析

4.2 封头层切截面模型的建立

4.3 基于DXF格式的UG与VC++之间的图形数据接口设计

4.4 Voronoi图的算法实现

4.5 基于Voronoi图的核电封头粗加工环形刀轨生成实例

4.6 基于DXF格式的刀具轨迹的仿真验证

4.7 本章小结

第5章 核电封头粗加工刀具轨迹规划原型系统搭建

5.1 刀具轨迹规划系统的功能分析

5.2 系统开发环境及总体结构

5.3 系统的开发过程

5.4 系统的运行结果

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢