發(fā)布時間：2017-09-24 02:15

  本文關(guān)鍵詞：葉片類自由曲面的旋風(fēng)包絡(luò)銑削技術(shù)研究

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【摘要】：葉片類零件在航空、航天、化工、能源等眾多工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大,葉片作為這些設(shè)備的關(guān)鍵性零件,其加工精度要求高,制造難度大,并且曲面加工質(zhì)量嚴(yán)重影響著這些設(shè)備的機(jī)械性能。葉片曲面多由自由曲面或不可展直紋面構(gòu)成,并且加工過程比較復(fù)雜,一般需要在多軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床(四軸、五軸)上進(jìn)行加工。雖然多軸機(jī)床的加工精度與加工效率比較高,但其機(jī)床價格比較昂貴并且生產(chǎn)準(zhǔn)備時間較長。這無疑增加了葉片制造成本,在一定程度上降低了國內(nèi)葉片企業(yè)的市場競爭力。旋風(fēng)銑削是一種用裝在高速旋轉(zhuǎn)刀盤上的硬質(zhì)合金成型刀,從工件上銑削出螺紋的加工方法,又稱為螺紋旋風(fēng)銑。旋風(fēng)銑削方法在切削過程中不僅刀具高速回轉(zhuǎn),切削速度高,切削過程平穩(wěn),而且工件表面加工質(zhì)量好、材料去除率高,已廣泛應(yīng)用于螺旋曲面類零件的加工。鑒于旋風(fēng)銑削方法在螺旋曲面加工中的諸多優(yōu)點(diǎn)以及高效、高精度的加工效果,本文基于這種旋風(fēng)銑削工藝研發(fā)一種加工葉片曲面的方法,并研究其智能化制造的基本理論。研究的基本思想為：提煉葉片類零件的構(gòu)形特征,研究其包絡(luò)成形和旋風(fēng)銑削方法,形成葉片曲面的數(shù)控旋風(fēng)銑削新方法,為葉片高效、低成本和智能制造提供一條新途徑。首先對葉片曲面的構(gòu)型特點(diǎn)以及NURBS造形方法的研究進(jìn)行研究,建立葉片曲面的數(shù)學(xué)模型并分析其微分幾何特性。在葉片曲面的包絡(luò)加工的運(yùn)動學(xué)模型分析的基礎(chǔ)上,研究葉片曲面與刀具的旋風(fēng)包絡(luò)銑削空間嚙合模型,形成旋風(fēng)包絡(luò)銑削葉片曲面的基本理論方法,以及基于螺旋進(jìn)給方式的旋風(fēng)包絡(luò)銑削方法切觸點(diǎn)的構(gòu)造方法及其實(shí)現(xiàn)算法。最后,在以上研究理論基礎(chǔ)之上基于Matlab平臺開發(fā)具備基本數(shù)控編程功能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng),并選取若干典型的、具有代表性的葉片類零件驗(yàn)證了所提出加工方法的有效性與可行性。
【關(guān)鍵詞】：葉片曲面 旋風(fēng)包絡(luò) 自由曲面 螺旋刀軌 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG54
【目錄】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 課題研究背景14-15
• 1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài)15-17
• 1.2.1 葉片曲面造形及其數(shù)控加工方法研究15-16
• 1.2.2 旋風(fēng)銑削方法研究16-17
• 1.3 課題的研究思路與章節(jié)安排17-19
• 1.3.1 課題的主要研究思路17-19
• 1.3.2 章節(jié)安排19
• 1.4 課題的研究意義19-22
• 第2章 葉片曲面的建模與微分幾何特性22-36
• 2.1 NURBS曲線表示及其插值22-27
• 2.1.1 NURBS曲線表示22-23
• 2.1.2 NURBS曲線節(jié)點(diǎn)矢量的確定23-25
• 2.1.3 反算NURBS曲線的控制頂點(diǎn)25-26
• 2.1.4 NURBS曲線的插值26-27
• 2.2 NURBS曲面27-28
• 2.2.1 NURBS曲面的定義27
• 2.2.2 節(jié)點(diǎn)矢量的確定27-28
• 2.2.3 反算控制頂點(diǎn)28
• 2.3 葉片曲面的NURBS構(gòu)造方法28-30
• 2.4 葉片曲面的微分幾何特性30-33
• 2.4.1 曲面曲線的法曲率與主曲率30-31
• 2.4.2 葉片曲面類性的判斷31
• 2.4.3 有效的曲面曲率31-32
• 2.4.4 默尼埃(Meusnier)定理32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-36
• 第3章 葉片曲面的旋風(fēng)包絡(luò)銑削理論36-48
• 3.1 外旋風(fēng)包絡(luò)銑削裝備36-37
• 3.2 葉片曲面的旋風(fēng)包絡(luò)銑削模型37-39
• 3.2.1 刀具數(shù)學(xué)模型37-38
• 3.2.2 葉片曲面的旋風(fēng)包絡(luò)成形原理38-39
• 3.3 外旋風(fēng)包絡(luò)銑削機(jī)理39-46
• 3.3.1 包絡(luò)銑削路徑40-43
• 3.3.2 最大切屑厚度43-44
• 3.3.3 材料去除率44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 第4章 葉片曲面螺旋刀具軌跡規(guī)劃算法48-66
• 4.1 刀具進(jìn)給方式48-50
• 4.2 葉片曲面螺旋刀具軌跡求解算法50-61
• 4.2.1 螺旋切觸點(diǎn)的構(gòu)造原理51-54
• 4.2.2 葉片曲面走刀步長的計算54-55
• 4.2.3 葉片曲面走刀行距的計算55-57
• 4.2.4 算法的實(shí)現(xiàn)57-59
• 4.2.5 刀位點(diǎn)的求解59-60
• 4.2.6 后置處理60-61
• 4.3 加工理論誤差分析61-63
• 4.3.1 旋風(fēng)銑刀徑向誤差分析62
• 4.3.2 旋風(fēng)銑刀軸向誤差分析62-63
• 4.4 旋風(fēng)銑刀尺寸的選取原則63-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 第5章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證66-78
• 5.1 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)66-67
• 5.2 驗(yàn)證實(shí)例67-77
• 5.2.1 加工實(shí)驗(yàn)條件67-69
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一69-74
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二74-77
• 5.3 本章小結(jié)77-78
• 總結(jié)與展望78-82
• 總結(jié)78-80
• 展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果88-90
• 致謝90-91
• 附件91

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本文編號：908777