基于UG的船用螺旋桨CAD/CAM系统的开发

摘要

船用螺旋桨是船舶动力系统的核心部件,其设计与制造精度的高低直接影响了船舶推进性能的好坏。由于螺旋桨是复杂的自由曲面零件,其设计与制造难度较高。传统的螺旋桨设计制造方法落后,既费时费力,精度又难以保证。随着数控加工技术的发展,螺旋桨逐渐采用数控机床来加工,由于叶片曲面手工编程难度较大、编程周期较长,严重影响了螺旋桨的加工效率,螺旋桨的自动编程技术显得尤为重要。
　　目前,国内螺旋桨制造企业的数控编程方法相对比较落后,虽然某些企业已经引进了通用的CAD/CAM软件,但是由于编程操作繁琐复杂、对编程人员经验要求高、重复性劳动多等问题,尚未在螺旋桨的数控编程中发挥重要作用。如果引进国外专用的螺旋桨CAD/CAM软件,价格又极其昂贵,令很多厂家难以承受。
　　为了解决以上问题,对螺旋桨的设计方法、工艺规划以及数控加工等方面的内容进行了研究,并且在此基础上开发了船用螺旋桨的CAD/CAM系统,课题主要研究内容与成果如下:
　　(1)研究螺旋桨的分类方法,根据螺旋桨的图谱设计方法,归纳总结出各类螺旋桨的设计尺寸表(包括螺旋桨的桨叶轮廓尺寸表和桨叶切面尺寸表),将这些数据存入数据库,为螺旋桨的CAD系统提供必要的数据支撑。
　　(2)分析研究各类螺旋桨的结构特征,结合自由曲面的造型原理,得出螺旋桨的造型方法以及各类螺旋桨造型的异同点,在此基础上研究螺旋桨的参数化建模技术,以VC++和UG/Open Grip为工具开发了螺旋桨的型值点计算模块和图形生成模块,实现了螺旋桨的参数化建模。
　　(3)将知识工程技术应用到螺旋桨的数控编程中,归纳总结各类螺旋桨的数控加工工艺,形成广义知识库(包括工艺知识库、刀具库、切削参数库、机床及后处理库和模板库),在此基础上建立加工知识模板,为实现螺旋桨的智能编程系统提供必要的数据支撑。利用UG/Open、VC++6.0等工具开发了基于UG的螺旋桨智能数控编程系统,并通过螺旋桨的数控编程实例验证了上述研究成果的有效性。
　　(4)最后以VERICUT软件为平台构建了船用螺旋桨的整个加工工艺系统,通过加工仿真验证了数控程序的准确性。

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Contents

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 课题研究现状

1.3 课题主要研究内容

1.4 课题研究的理论意义与实用价值

1.5 本章小结

第2章 船用螺旋桨CAD/CAM系统体系研究

2.1 系统需求分析

2.2 船用螺旋桨CAD/CAM系统体系结构

2.3 船用螺旋桨CAD系统的功能模块

2.4 船用螺旋桨CAM系统的功能模块

2.5 船用螺旋桨CAD/CAM系统基础使能技术

2.6 本章小结

第3章 船用螺旋桨参数化建模技术研究

3.1 螺旋桨的分类

3.2 螺旋桨的几何构造

3.3 螺旋桨的基本参数

3.4 螺旋桨参数化建模的原理

3.5 螺旋桨桨叶切面型值点计算模块的开发

3.6 螺旋桨的图形绘制模块的开发

3.7 模型精度保证

3.8 实例

3.9 本章小结

第4章 船用螺旋桨数控加工智能编程系统开发

4.1 智能编程系统的构建方法

4.2 智能编程系统的组成及实现

4.3 系统开发的主要工作

4.4 本章小结

第5章 船用螺旋桨虚拟加工仿真技术

5.1 数控加工仿真技术概述

5.2 船用螺旋桨加工仿真系统的设计流程

5.3 仿真加工工艺系统的构建

5.4 控制系统的定制

5.5 螺旋桨实例加工仿真

5.6 本章小结

第6章 船用螺旋桨CAD/CAM系统的实现

6.1 系统开发目标和开发方法

6.2 系统简介

6.3 系统操作流程

6.4 参数化建模系统的应用实例

6.5 智能编程系统的功能实现

6.6 智能编程系统的应用实例

6.7 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢