叶轮类零件的五轴联动数控加工与仿真

摘要

叶轮类零件是机械装备行业重要的典型零件，在能源动力、航空航天、石油化工、冶金等领域应用广泛。叶轮的造型涉及到空气动力学、流体力学等多个学科，叶轮所采用的加工方法、加工精度和加工表面质量对其最终的性能参数有很大影响。随着数控技术、CAM技术的发展，叶轮的加工技术也日新月异。为了提高叶轮类零件的生产水平，本文结合企业的具体生产条件，针对叶轮的五轴联动数控加工技术展开研究。
　　 本论文主要以整体叶轮五轴数控加工的后置处理、加工仿真和优化等为核心内容，结合数控加工过程中的外延内容如加工工艺和UG/CAM等技术，对整体叶轮的五轴数控加工进行了较为全面的研究。
　　 本文研究了叶轮的加工工艺，分析了叶轮加工的工艺难点和技术要求，提出了叶轮加工的工艺规划，包括工艺阶段的划分、毛坯的选择、刀具的确定、夹具的选择等。
　　 文章分析了整体叶轮各个加工部分的特征，在基于UG/CAM平台上，对整体叶轮各个部分采用不同的加工方法，并且进行了编程，得到了刀位轨迹文件。
　　 针对实际加工使用的DMU100 monoBLOCK五轴数控机床，本文运用NX/Post Builder后置处理工具为此创建了专用的后置处理，并将刀位轨迹文件转化成为加工用NC代码。
　　 本文在VERICUT系统中创建了DMU100 monoBLOCK虚拟机床和刀具库及程序，利用其仿真模块对零件加工过程进行动态仿真演示，并在系统中对零件进行了加工质量检查与刀具轨迹优化，实现了完全的虚拟加工。
　　 此外，本文还通过实验对课题的理论研究部分进行了验证，将设计零件在实际机床上进行了加工，并与其在VERICUT系统中的仿真加工结果进行对比。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1论文的研究意义

1.2文献综述

1.2.1整体叶轮加工的发展历程及研究现状

1.2.2数控加工编程和后置处理的发展历史、现状与趋势

1.2.3数控加工仿真技术的国内外研究现况

1.3论文主要研究内容

第2章整体叶轮的结构分析与工艺规划

2.1概述

2.2诱导轮的几何结构特点

2.3叶轮的加工流程

2.4叶轮加工工艺分析

2.4.1叶轮的加工技术要求

2.4.2叶轮的加工难点

2.5叶轮加工工艺规划

2.5.1叶轮加工的阶段划分

2.5.2叶轮毛坯的选择

2.5.3叶轮加工刀具的选择

2.5.4叶轮加工夹具的选择

2.5.5叶轮加工中切削参数和冷却方法的选择

2.5.6叶轮的加工路线

2.6本章小结

第3章基于UG的叶轮五轴联动铣削刀具轨迹设计

3.1概述

3.2基于UG平台的CAM一般过程

3.3叶轮的CAM编程

3.3.1叶轮加工方案的制定

3.3.2创建父节点组

3.4 UG环境下CAM实现

3.4.1加工刀具轨迹和刀轨可视化仿真

3.4.2生成刀具轨迹文件

3.5本章小结

第4章五坐标数控机床后置处理算法

4.1概述

4.2五轴数控机床的结构形式

4.2.1双摆头型五轴机床

4.2.2双转台型五轴机床

4.2.3摆头转台型五轴机床

4.3后置处理算法

4.3.1带双回转工作台的五轴数控机床后置处理算法

4.3.2刀具摆动的五轴数控机床后置处理算法

4.3.3刀具摆动与回转工作台的五轴数控机床后置处理算法

4.4本章小结

第5章DMU100 monoBLOCK数控机床后置处理程序开发

5.1概述

5.2基于UG通用后置处理模块的后置处理开发

5.2.1 UG软件的后置处理编辑器-NX/Post Builder简介

5.2.2 Tcl语言

5.2.3刀位文件格式分析

5.3 DMU100 monoBLOCK五坐标后处理程序开发应用

5.3.1 DMU100 monoBLOCK机床常用代码及数控程序格式

5.3.2 DMU100 monoBLOCK五坐标加工中心简介

5.3.3基于NX/PostBuilder的后处理程序编辑

5.3.4利用后处理程序生成NC代码

5.4本章小结

第6章叶轮数控加工的仿真

6.1概述

6.2数控加工仿真系统VERICUT软件简介

6.2.1 VERICUT系统简介

6.2.2 VERICUT系统主要功能

6.2.3 VERICUT机床加工仿真过程

6.3虚拟铣床的建立

6.3.1机床建模的概念

6.3.2虚拟机床构建流程

6.3.2机床刀具库的建立

6.4虚拟机床的仿真加工

6.4.1仿真加工前的准备工作

6.4.2虚拟机床的仿真加工

6.5刀具轨迹的优化

6.5.1优化刀具轨迹的介绍

6.5.2优化刀具轨迹的方法

6.6实验验证

6.7本章小结

第7章总结及展望

7.1总结

7.2展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文及参与项目情况