【摘要】： 鼓風(fēng)機(jī)葉輪是一類形狀復(fù)雜的零件,同時(shí)此類零件也是透平機(jī)械中的關(guān)鍵部件,它的加工質(zhì)量直接影響整機(jī)的工作性能和機(jī)械效率。 葉輪的葉片通常為復(fù)雜曲面,是幾何特征明顯,在生產(chǎn)實(shí)際中有一定代表性的零件。葉輪的設(shè)計(jì)要根據(jù)流體力學(xué)原理對(duì)葉輪內(nèi)部流體的流動(dòng)進(jìn)行分析和控制,使設(shè)計(jì)指標(biāo)滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。而設(shè)計(jì)指標(biāo)能否得到滿足,需要制造環(huán)節(jié)來保證,采用三坐標(biāo)數(shù)控加工一般來說是不可能完成的,而必須采用五坐標(biāo)數(shù)控加工方法。目前由于對(duì)五坐標(biāo)數(shù)控加工中刀具與零件的復(fù)雜幾何關(guān)系仍缺少研究,使得五坐標(biāo)數(shù)控加工葉輪仍然是一個(gè)難題。如果制造技術(shù)薄弱,葉輪的加工質(zhì)量必將受到影響,從而影響鼓風(fēng)機(jī)的整體性能。因此本課題從刀具與零件的幾何角度出發(fā)進(jìn)行的研究十分有意義。 葉輪的曲面造型是葉輪精確加工的基礎(chǔ)和保障,而刀位規(guī)劃是葉輪類復(fù)雜零件數(shù)控加工中最重要的內(nèi)容。因此,葉輪的幾何造型和優(yōu)化五坐標(biāo)數(shù)控側(cè)銑加工葉輪的刀位規(guī)劃是本論文的核心內(nèi)容。 本文應(yīng)用三次B樣條曲線對(duì)圖紙所給的葉片中性面上的軸盤曲線和蓋盤曲線上的離散數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行插值曲線的反算,構(gòu)造出非可展直紋面形式的葉片曲面。應(yīng)用UGNX4_0軟件對(duì)整體葉輪進(jìn)行實(shí)體建模。 在幾何造型的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)控側(cè)銑加工葉輪的刀位規(guī)劃。首先把被加工的葉片曲面與圓柱刀具包絡(luò)面的極差轉(zhuǎn)化為被加工葉片曲面的等距面與刀軸軌跡面的極差,因?yàn)榈染嗝嬷g有個(gè)極差傳遞的關(guān)系,這一等距性質(zhì)給刀位規(guī)劃帶來了方便,刀位規(guī)劃的優(yōu)化問題就歸結(jié)在刀軸軌跡面和葉片等距面上來進(jìn)行。然后應(yīng)用兩點(diǎn)偏置法確定離散的初始刀位,把葉片曲面的等距面作為基面,并利用空間點(diǎn)到曲面最短距離的算法逼近此等距面,得到優(yōu)化的刀位。 在應(yīng)用自由曲面造型技術(shù)進(jìn)行造型及刀位軌跡規(guī)劃的基礎(chǔ)上,對(duì)逼近得到的刀軸軌跡面與設(shè)計(jì)曲面的誤差進(jìn)行計(jì)算,此方法有較高的逼近精度,具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
【圖文】：

在3.3.1節(jié)中已經(jīng)根據(jù)所給的葉輪的設(shè)計(jì)圖紙上的離散數(shù)據(jù)，應(yīng)用三次B樣條插值求出了中性面上的軸盤和蓋盤曲線，然后把軸盤曲線和蓋盤曲線上相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)相連即可以得到葉片中性面，如圖3.3所示：圖 3.3 葉片中性面Fig. 3.3 Neutral surface of blade3.3.3 葉片曲面的幾何造型由于葉片中性面上軸盤和蓋盤曲線上每一點(diǎn)的厚度是不同的，需要計(jì)算出中性面上軸盤曲線和蓋盤曲線的單位法向量，最后根據(jù)已知的葉片厚度將軸盤、蓋盤上各點(diǎn)沿正、負(fù)法線方向偏移半個(gè)葉片厚度，，便可得到葉片曲面邊界上的數(shù)據(jù)點(diǎn)。對(duì)此離散數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)用三次B樣條插值，反算出控制頂點(diǎn)，確定了變距偏置曲線。將葉片的左右輪廓面上相對(duì)應(yīng)的邊界數(shù)據(jù)點(diǎn)相連則形成葉片曲面。具體過程如下：首先求出軸盤曲線和蓋盤曲線的單位法向量，以蓋盤曲線為例，如圖3.4所示，st 直母線方向的單位矢量，sr 蓋盤曲線在型值點(diǎn)處的切矢

置；最后求出原始中性面型值點(diǎn)偏置后各點(diǎn)插值 B 樣條的控制頂點(diǎn)。對(duì)本文研究的葉輪幾何造型的計(jì)算方法應(yīng)用計(jì)算機(jī)語言進(jìn)行編程，對(duì)于自由曲線控制頂點(diǎn)的計(jì)算有效可行。此程序具有較好的實(shí)用性。上述的計(jì)算程序的完成需要調(diào)用的主要函數(shù)包括求解控制頂點(diǎn)的子程序、擬合曲線上對(duì)應(yīng)各型值點(diǎn)的單位法矢的子程序、追趕法求解的核心部分。計(jì)算時(shí)應(yīng)用的關(guān)鍵程序及主要函數(shù)見附錄。在附錄中列出了擬合曲線上對(duì)應(yīng)各型值點(diǎn)的單位法矢的程序及追趕法求解的核心部分的程序。下圖 3.5 中所示的數(shù)據(jù)為鼓風(fēng)機(jī)葉輪中性面上軸盤曲線的左偏置曲線上的一部分控制頂點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TH44;TG547

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 唐文龍;車銑加工復(fù)雜曲面刀軌規(guī)劃的研究[D];沈陽理工大學(xué);2011年

2 張建平;整體葉輪葉片曲面?zhèn)茹娂庸さ牡段灰?guī)劃研究[D];大連交通大學(xué);2010年

3 王力爽;數(shù)控加工仿真及加工參數(shù)優(yōu)化的研究[D];沈陽理工大學(xué);2012年

4 周火金;復(fù)雜葉輪零件的熔積—銑削復(fù)合制造研究[D];華中科技大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2677649