基于UG的闭式叶轮数控编程方法研究

摘要

闭式叶轮是一类具有代表性的复杂曲面零件。其形状特征明显,工作型面的设计涉及到空气动力学、流体力学等多个学科,加工手段、加工精度和表面加工质量对其性能有很大影响。
　　 本文以闭式叶轮的几何造型与数控加工为背景,深入研究了闭式叶轮造型技术,以及闭式叶轮数控加工的刀具轨迹规划、刀轴矢量确定等关键技术,对闭式叶轮五轴数控加工进行了较为全面的阐述。本文主要工作如下:
　　 1.基于B样条曲线理论,在UG软件的辅助下完成了闭式叶轮的三维实体造型,这是数控加工的基础。
　　 2.针对闭式叶轮的结构特征,制定了一种适合于闭式叶轮加工的工艺方案。给出了将一种高效的切削刀具—插铣刀用于闭式叶轮流道的粗加工,和一种加工适应能力很强的刀具—球头铣刀用于流道的精加工的方法。
　　 3.根据闭式叶轮加工的工艺方案,给出了闭式叶轮的可加工性判断方法,以及加工区域划分方法。针对粗加工的钻孔工序,给出了寻找初始孔位置的方法,并确定了初始孔的位置。
　　 4.给出了截面划分和构建过渡曲线的方法,构建了从初始孔到流道边界面逐渐过渡的曲面,使刀具沿过渡曲面逐层加工。
　　 5.针对本文提出的刀具轨迹规划方法,进行干涉分析,给出了确定无干涉刀轴矢量范围的方法;提出了采用倾斜于表面方式的刀轴确定方法,通过构造辅助约束面的方法,确定无干涉刀轴矢量。
　　 6.对闭式叶轮加工刀具轨迹规划中的进退刀方式、移刀方式、走刀方式等方面进行了研究分析。
　　 7.针对双转台五坐标数控机床,给出了其后置处理算法。利用UG软件进行了闭式叶轮加工仿真,验证了本文所提出的刀具轨迹规划方法的正确性。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 绪论

1.1 数控技术发展现状

1.2 叶轮加工技术的发展状况

1.2.1 叶轮加工方法

1.2.2 叶轮数控加工软件

1.2.3 闭式叶轮加工技术现状

1.3 选题背景与研究意义

1.4 曲面数控加工刀位轨迹生成方法研究概况

1.4.1 曲面数控加工刀位轨迹生成方法研究现状

1.4.2 刀位轨迹生成方法中仍存在的问题

1.5 论文的主要工作

2 闭式叶轮造型

2.1 曲面造型原理

2.2 叶轮造型实现

2.2.1 叶片的创建

2.2.2 叶轮实体生成

2.3 本章小结

3 闭式叶轮加工工艺分析

3.1 闭式叶轮加工工艺方案

3.2 刀具的选择

3.3 流道加工区域划分

3.3.1 流道加工区域分析

3.3.2 分界面的确定

3.4 确定工艺孔

3.4.1 工艺孔的提出

3.4.2 确定钻孔位置

3.5 本章小结

4 闭式叶轮流道加工的刀具路径规划

4.1 刀具路径规划基本概念

4.2 走刀行距与走刀步长的计算

4.2.1 走刀步长的计算方法

4.2.2 走刀行距的计算方法

4.3 刀具轨迹规划区域的确定

4.3.1 截面划分方法

4.3.2 过渡曲线的生成

4.4 刀轴矢量的确定

4.4.1 曲面五坐标加工中干涉的类型

4.4.2 曲面五坐标数控加工的刀轴确定方法

4.4.3 无干涉刀轴矢量范围确定

4.5 闭式叶轮刀具轨迹规划方法

4.5.1 避让几何的设置

4.5.2 进、退刀方式

4.5.3 移刀方式

4.5.4 走刀方式

4.5.5 清根处理

4.3.6 区域对接处的处理

4.6 本章小结

5 五坐标数控加工后置处理

5.1 数控机床的坐标轴及其运动方向

5.2 五坐标数控机床后置处理方法

5.2.1 机床A、C转角的计算

5.2.2 x、y、z坐标的变换

5.3 进给率F的计算

5.4 本章小结

6 加工工艺实现与仿真

6.1 切削用量的选择原则

6.2 加工工艺实现与仿真

6.2.1 毛坯的确定

6.2.2 粗加工

6.2.3 精加工

6.3 加工仿真结果说明

6.4 本章小结

7 总结

参考文献

作者简历

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