【摘要】：閉式導(dǎo)葉輪是核反應(yīng)堆冷卻劑循環(huán)泵(簡稱核主泵)中重要的能量轉(zhuǎn)換部件,其加工質(zhì)量直接影響著核主泵長期安全運行的穩(wěn)定性和工作效率。由于閉式導(dǎo)葉輪不僅具有和葉輪葉片相似的復(fù)雜曲面特征,還具有深流道、窄空間、材料難加工的特點,其制造一直都是機械制造領(lǐng)域的難題之一。本文以閉式導(dǎo)葉輪多項關(guān)鍵數(shù)控加工技術(shù)為研究對象,從三維造型技術(shù)、數(shù)控編程技術(shù)、閉式導(dǎo)葉輪深流道加工工藝技術(shù)、刀具減振工藝措施和側(cè)銑加工技術(shù)等方面進(jìn)行了研究,主要完成了以下研究內(nèi)容:(1)閉式導(dǎo)葉輪的三維造型技術(shù)在工程過程中,三維造型是實現(xiàn)數(shù)控加工和數(shù)字化制造的前提和基礎(chǔ),一旦出錯,后面的工作將會失去意義甚至造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。因此,三維造型技術(shù)的準(zhǔn)確性顯得十分重要。本文在研究自由曲線曲面造型技術(shù)和B樣條的造型基礎(chǔ)上,提出了閉式導(dǎo)葉輪的造型方法和步驟。經(jīng)實踐證明,該造型方法合理、有效。(2)閉式導(dǎo)葉輪的數(shù)控編程技術(shù)針對加工區(qū)域難劃分,工件與刀具、刀柄、機床NC頭易干涉碰撞等問題,從刀位軌跡規(guī)劃及編輯、程序仿真等方面深入研究,提出了一種可加工區(qū)域的邊界表示法和全尺寸的程序仿真方法。(3)深流道加工工藝技術(shù)針對閉式導(dǎo)葉輪的深流道、窄空間的幾何特點,從刀具選型、刀具補償和優(yōu)化切削參數(shù)等方面研究出一套深流道加工工藝技術(shù)。從加工結(jié)果看,該技術(shù)可有效解決因刀具懸伸過長引起的刀具讓刀、刀具振動劇烈的問題。(4)閉式導(dǎo)葉輪的側(cè)銑加工研究對端銑法和側(cè)銑法進(jìn)行研究,重點研究了側(cè)銑加工的多種算法,提出了一種適合半開式導(dǎo)葉輪的側(cè)銑加工新方法——分段分片側(cè)銑法。經(jīng)實驗驗證,該方法有效、可行。進(jìn)一步將該方法推廣至閉式導(dǎo)葉輪,經(jīng)反復(fù)分析,該方法應(yīng)用于閉式導(dǎo)葉輪仍存在諸多問題,實用性較差。本文總結(jié)出了一套行之有效的閉式導(dǎo)葉輪數(shù)控加工關(guān)鍵工藝技術(shù),通過在德瑪吉DMU125P五軸加工中心上成功實現(xiàn)了我公司首臺閉式導(dǎo)葉輪的整體數(shù)控加工,加工出的閉式導(dǎo)葉輪完全滿足圖紙要求,并順利通過了業(yè)主的實驗驗證。本課題的研究成果可推廣應(yīng)用于其他結(jié)構(gòu)類似的閉式葉輪和導(dǎo)葉輪制造。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TL353.1;TG659
【圖文】：

正在逐步形成核電主泵的自主化設(shè)計制造能力。 泵的水力部件主要由泵殼、導(dǎo)葉和葉輪組成[3]。閉式導(dǎo)葉輪（導(dǎo)葉）能換部件，起到連通葉輪與泵殼之間的橋梁作用。因此，閉式導(dǎo)葉主泵以及整個核電機組的長期安全、穩(wěn)定的運行起著重要作用。核：高溫、高壓、大流量、強輻射。閉式導(dǎo)葉輪在如此惡劣的環(huán)境下要求非常嚴(yán)格，通常采用耐高溫高壓、抗腐蝕性的高強度不銹鋼材導(dǎo)葉輪主要由上下輪轂和葉片組成的。通常情況下，閉式導(dǎo)葉輪可式兩種形式進(jìn)行制造。為了降低加工的難度和成本，很多時候人們的一側(cè)輪轂拆開為兩個部件分開單獨加工，然后將兩部分組合裝配就是分體式制造。而將拆開的輪轂加葉片的部分稱為半開式導(dǎo)葉輪導(dǎo)葉輪可以降低加工難度和成本，但由于焊接熱變形、裝配誤差等導(dǎo)葉輪的整體性能和加工質(zhì)量。而整體制造就是先整體鑄鍛導(dǎo)葉輪葉輪的情況下，采用合理的制造技術(shù)將導(dǎo)葉輪的流道和輪廓整體加制造相比，整體式制造導(dǎo)葉輪可省掉組裝、焊接的環(huán)節(jié)，使導(dǎo)葉輪良好的機械性能，但是其加工成本和加工難度反而會增加很多。如式導(dǎo)葉輪，圖 1 1.b 為閉式導(dǎo)葉輪。

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文由于核主泵屬于各核電強國極為保密的技術(shù)之一，關(guān)于閉式導(dǎo)供查詢的文獻(xiàn)資料較少。閉式導(dǎo)葉輪與葉輪葉片具有相似的結(jié)，它們的制造技術(shù)難點和方法存在許多共性。葉輪加工作為機，早已成為國內(nèi)外廣大學(xué)者和科技工作者研究的熱點，可供查一千多篇（圖 1-2）。

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文固化成形技術(shù)、直接噴墨打印成形技術(shù)、熱塑 打印技術(shù)對于傳統(tǒng)機械加工來說是一次技術(shù)革小型閉式葉輪和導(dǎo)葉輪加工。的施新等[57]成功應(yīng)用了選區(qū)激光燒結(jié)（SLS）陽航空工業(yè)學(xué)院的朱虎[58]采用分層銑削與快速以聚氨酯膠為填充材料的葉輪原型。東方電機有造了以不銹鋼粉末原材料的首臺水輪機整體模型及制造的應(yīng)用研究已經(jīng)展開。印不銹鋼粉末材質(zhì)最大尺寸整體葉輪的設(shè)備為 400×400mm。目前，采用這種選區(qū)激光熔化（件表面質(zhì)量還有待提高，如圖 1-3 所示為東方機模型轉(zhuǎn)輪。

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1 程瑞;陳立志;王U

本文編號：2777170