叶轮数控加工曲面重构与数控仿真

摘要

数控技术就是以数字量编程实现控制机械或其它设备自动工作的技术。由于现代工业的不断发展,新材料不断引入人们日常的生产和生活中,原有的简单传统的机械加工工业已经无法适应形状复杂精度要求高、制造速度快的现代化生产。数控加工工业在现代化大生产中凸现出越来越重要的作用。本文以目前国际上先进的“CAD/CAM/CAE”一体化机械工程辅助系统——UG NX4为工具,进行了计算机辅助设计及虚拟加工仿真工作。从复杂自由曲面的造型开始,以汽轮机叶轮为模型,对空间自由曲面造型进行曲面重构,应用现在较为流行的Tablecurve求解其拟合空间方程。可以在未来的参数化设计过程中,对相关的自由曲面进行数学上的优化,使其更加光滑流畅,为产品的进一步提高质量与品质提供良好的基础。本文另一个角度为从高效数控加工角度出发对汽轮机叶轮叶片的复杂模型进行空间模拟切削加工仿真。可以通过对模型模拟切削加工的轨迹是否流畅顺滑,对加工区域进行加工方式方法参数化优化调整,探索高效的复杂曲面数控加工方式方法。根据汽轮机叶轮的精度要求等对叶轮加工工艺进行优化改进,确定出较优的加工方式方法。同时在UG中创建虚拟机床进行虚拟切削加工,可以真实的反映出在实际切削加工中会产生的问题:如过切、干涉、碰撞等并进行合理有效的优化,尽量避免实际生产过程中的不必要的经济损失。通过对UG虚拟加工仿真,实现产品的高效率生产,提高企业产品的生产效率及制造质量。促进现代化企业在设计、制造业的快速发展,有效提高企业在市场中的的竞争能力。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 叶轮生产的特点简介

1.2.1 叶轮造型特点

1.2.2 通用叶轮生产的技术要求

1.2.3 叶轮应用的优点

1.3 研究背景

1.3.1 常规加工方式

1.3.2 数控机床加工

1.3.3 两种加工方式比较

1.4 课题主要工作

第二章 汽轮机叶片建模

2.1 建模环境

2.1.1 UG NX4.0 简介

2.1.2 UG CAD 建模

2.2 曲面重构的基本理论与方法

2.3 叶轮叶片“点云”数据扫描线生成

2.4 叶轮叶片的曲面重构

2.5 基于UG 的叶轮零件建模

2.6 应用 Table curve 进行曲面重构

2.6.1 Table curve 的特点

2.6.2 Table curve 的应用

2.6.3 Table curve 计算实例

2.7 本章小结

第三章 叶轮加工工艺的确定

3.1 数控铣削工艺参数

3.1.1 刀具工艺参数

3.1.2 切削参数

3.2 加工方式

3.2.1 叶片点加工与侧刃铣削的比较

3.2.2 侧刃铣削对流体流动的影响

3.3 夹具选择

3.4 叶轮各曲面数控加工顺序及方法

3.4.1 叶轮各面加工顺序

3.4.2 叶轮各曲面加工方法及加工刀具

3.4.3 加工用量的确定

3.5 汽轮机叶轮加工工艺规程

3.6 加工机床的选择

3.6.1 DMU 70V 简介

3.6.2 DMU 70V 特点

第四章 UG 编程

4.1 UG CAM 环境

4.2 UG/CAM 加工方法

4.3 叶轮叶片曲面编程实例

4.3.1 UG 加工基础设置

4.3.2 UG 切削参数设置

第五章 叶轮虚拟加工仿真处理

5.1 UG CAM

5.1.1 UG 4.0 CAM 系统设计流程

5.1.2 UG CAM 的特点

5.1.3 UG CAM 与UG CAD 之间的关系

5.2 刀轨生成

5.3 刀轨验证

5.4 虚拟加工仿真

第六章 后置处理与程序生成

6.1 后置处理过程

6.1.1 后置处理内容

6.1.2 后置处理任务与流程

6.1.3 多坐标机床的结构形式与理想状态下的运动求解算法

6.2 UG 后置处理器

6.2.1 后置处理

6.2.2 UG/POST 进行后置处理步骤

6.3 用 UG/POST Builder 创建后处理

6.4 程序生成

总结与展望

参考文献

致谢

附录Ⅰ

附录Ⅱ曲面拟合方程

附录Ⅲ方程叠代数据

作者简介