本文關(guān)鍵詞：基于最小二乘原理的葉輪加工刀位規(guī)劃方法研究

  更多相關(guān)文章： 半開式整體葉輪 數(shù)字化建模 插銑 側(cè)銑 刀具路徑規(guī)劃

【摘要】：葉輪作為透平機械中的關(guān)鍵零部件,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,生產(chǎn)技術(shù)也始終是如今數(shù)控制造領(lǐng)域中的難題。整體葉輪從毛坯到最終成品通常需要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工和磨光處理等幾個過程,其中粗、精加工是葉輪加工中最為重要的兩個環(huán)節(jié)。粗加工環(huán)節(jié)對葉輪產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和成本有著舉足輕重的作用,而精加工環(huán)節(jié)直接決定著葉輪加工質(zhì)量的優(yōu)劣,從而對葉輪的整體特性和機械效率產(chǎn)生極其重要的影響,因而,研究葉輪的數(shù)控加工制造方法具有相當重要的應(yīng)用價值。本文以半開式整體葉輪為研究目標,其葉片曲面為非可展直紋面,在完成葉輪數(shù)字化建模的基礎(chǔ)上對其粗加工階段和精加工階段進行了研究,其主要內(nèi)容如下：本文首先完成了半開式整體葉輪的數(shù)字化建模,以此作為數(shù)控加工研究的基礎(chǔ)。詳細陳述了葉輪模型的整個構(gòu)建過程,并分別在MATLAB軟件和UG軟件環(huán)境下完成了模型的三維顯示。其次,完成了葉輪的粗加工刀具路徑規(guī)劃。文章采用分段變軸插銑的加工方法對葉輪流道進行加工,在盡可能提高粗加工效率的同時使加工后余量比較均勻,以便于后續(xù)的精加工。通過對葉片偏置曲面進行直紋面逼近并與輪轂面求交得到了無干涉的粗加工區(qū)域,在此區(qū)域內(nèi)布置插銑刀位完成了葉輪的粗加工。最終,在UG中完成了相應(yīng)的粗加工仿真操作,驗證了理論方法的可行性。最后,對非可展直紋曲面的精加工進行了相應(yīng)的研究,提出了一項新的側(cè)銑精加工刀路生成算法。該算法將刀具側(cè)銑非可展直紋面的理論模型歸結(jié)為刀具曲面與設(shè)計曲面的最佳平方逼近問題,從刀具軸線出發(fā),以被加工曲面的刀位規(guī)劃誤差為紐帶,得到刀具曲面上的一條映射曲線,該曲線最能表征刀具曲面與被加工曲面的貼近程度,進而建立了確定刀具位姿的最小二乘逼近模型并推導(dǎo)出了模型的具體解算方法,最后通過數(shù)值算例與兩點偏置法、三點偏置法和UG數(shù)控加工模塊中的可變軸輪廓銑法加工的結(jié)果進行了相應(yīng)的比較,分析了其誤差分布規(guī)律,結(jié)果表明所提方法的幾何殘留誤差較小,驗證了算法的有效性,最終將所提算法應(yīng)用到了葉片曲面的精加工過程中,在UG軟件中完成了相應(yīng)的精加工仿真,分析了其加工誤差大小。而對于輪轂曲面和葉片圓角的精加工,直接利用UG軟件中專有的葉輪加工模塊生成刀路、完成加工。
【關(guān)鍵詞】：半開式整體葉輪 數(shù)字化建模 插銑 側(cè)銑 刀具路徑規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究概況10-15
• 1.2.1 葉輪模型構(gòu)造技術(shù)的研究概況及發(fā)展趨勢10-11
• 1.2.2 葉輪制造技術(shù)研究概況及發(fā)展趨勢11-15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)15-16
• 2 葉輪模型構(gòu)建和刀位規(guī)劃的理論基礎(chǔ)16-25
• 2.1 B樣條曲線16-19
• 2.1.1 B樣條曲線的遞歸定義16
• 2.1.2 B樣條曲線的正反算16-18
• 2.1.3 B樣條曲線導(dǎo)矢18-19
• 2.2 回轉(zhuǎn)運動群19-20
• 2.3 點到參數(shù)曲線曲面的最小距離20-22
• 2.4 刀位規(guī)劃的基本知識22-24
• 2.4.1 基本概念和加工刀具22-23
• 2.4.2 刀具路徑優(yōu)劣的判斷標準23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 3 半開式整體葉輪三維實體構(gòu)造25-32
• 3.1 葉輪模型結(jié)構(gòu)分析25-26
• 3.2 葉片曲面的實體造型26-30
• 3.3 輪轂曲面的造型30-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 4 半開式整體葉輪變軸插銑粗加工刀位規(guī)劃32-43
• 4.1 插銑粗加工邊界的計算32-37
• 4.1.1 截平面的選取33-34
• 4.1.2 包絡(luò)直紋面的生成34-36
• 4.1.3 直紋面與輪轂偏置面交線的計算36-37
• 4.2 插銑加工刀位軌跡的確定37-40
• 4.3 葉輪插銑粗加工階段仿真40-41
• 4.4 本章小結(jié)41-43
• 5 非可展直紋面?zhèn)茹娂庸さ淖钚《说段灰?guī)劃方法43-54
• 5.1 映射曲線與刀位誤差43-44
• 5.2 圓柱刀和圓錐刀側(cè)銑曲面的最小二乘逼近模型44-47
• 5.3 數(shù)值算例47-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 6 半開式整體葉輪精加工刀具路徑規(guī)劃54-67
• 6.1 葉片精加工軌跡生成54-55
• 6.2 葉片精加工仿真55-56
• 6.3 葉片精加工誤差分析56-61
• 6.4 輪轂曲面和葉片圓角的精加工61-66
• 6.5 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻68-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況71-72
• 致謝72-73

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：634794