喷管铣槽加工设施软件体系探究和建设

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1、喷管铣槽加工设施软件体系探究和建设-->1绪论1.1论文选题背景大型复杂薄壁工件的加工一直是有待机械加工方向努力攻克的前沿课题。目前随着航空、航天事业的战略发展，对提高航空、航天工业技术的要求愈发的迫切，但是，在航空、航天工业中，大型复杂薄壁工件的应用却越来越多，如飞机壁板、发动机叶片、火箭推进装置中的蜂窝共底构件以及导弹天线罩等。这些工件在实体飞行器中的作用不可替代，因此，对大型复杂薄壁工件高精度、高效率的加工成为其中的重点。火箭喷管是液体火箭发动机的主体部件，喷管内的冷却通道在加工前，是典型的大型复杂薄壁工件，也是难加工的

2、关键部件。喷管外表面均布有大量纵向直槽，在其上覆盖金属表皮后形成纵向液体燃料通道，起到冷却管壁和预热液态燃料的作用。箭喷管具有如下几何特征:几何尺寸大(轴截面直径及轴向尺寸均为12m)、壁薄((5}-6mm),沟槽数量多(500条以上)、母线线型复杂(多为直线、圆弧、离散点等形式组合而成)、由饭金焊接或旋压成型的喷管毛坯件壁厚误差大、成型过程存在较大应力致使加工过程变形大。为了保证喷管的强度、均匀的热烧蚀性，要求喷管槽底剩余壁厚均匀。应用通用数控机床，按照喷管理想外表面或沟槽理想底面进行单纯数控加工，槽底剩余壁厚将无法达到设计

3、要求。因此，火箭喷管冷却通道铣槽加工成为喷管制造过程中需要迫切解决的关键问题而目前，正在服役的喷管铣槽加工设备均是基于1998年，卢杰持等在《大连理工大学学报》第38卷第3期发表的文章《火箭大喷管数控仿形铣槽控制系统》中介绍了一种喷管冷却通道的加工方法—卧式数控仿形法完成设计并投入使用的。卧式装夹方式即为喷管水平安装，他所需要吊装耗费时间长，安装定位的准确性差。因为工作转台重量大、且加工行程长，因此，快速准确定位困难。同时，现有设备的清根，均需要手动添加清根设备，清根过程也为手动式，效率低、对刀具磨损严重且重复性差。这批设备已

4、经投入使用已经近十个年头，硬件磨损老化严重，软件也已经过时，很难达到现在航空、航天事业对喷管的加工要求;然而，与此同时我国航空、航天事业的蓬勃发展，对喷管产能的质量和数量都提出了巨大的挑战，因此，无论从加工的技术精度角度，还是喷管的生产效率方面，研发并生产出高精度、高效率的铣槽设备非常有必要。木文对新的基于FANUC开放式数控系统并结合了激光距离测量的技术的喷管铣槽设备铣槽方式进行研究，利用Microsoft公司的VisualC++6.0编程工具开发了适用于喷管直槽加工的自动化加工软件系统。它具有自动高速高频测量、自动/手动误

5、差评定与修改、按要求完成曲面重构、自动生成加工程序以及针对的完成铣槽与清根等能。大人提高了铣槽加工的加工精度(可以将铣槽加工的精度控制在0.01mm范围内)，并最少提高30%的加工效率。对大型复杂薄壁工件的加工、加强我国航空航天事业具有爪要意义与作用。2课题现状1.2.1国内喷管铣槽加工设备(1)喷管铣槽加工方法的研究液体火箭喷管是液体火箭发动机上的重要部件，根据其内部冷却通道槽型的分布，可以分为火箭螺旋槽喷管(I部分)和火箭直槽喷管((II部分)lRl，木文设计的喷管铣槽设备仅针对下部的直槽冷却通道。喷管主要分为外部衬套和内

6、部冷却通道两部分，内部即为我们加工的直槽冷却通道将外面的蒙皮衬套紧密的连接在冷却通道外部，便是一个整体的火箭喷管。2.4FANUC310i数控.......22-262.4.1FANUC310i系统的硬件.......24-262.4.2FANUC310i系统的人机.......262.5本章小结.......26-283喷管铣槽加工设备软件.......28-503.1喷管铣槽设备中的.......28-343.1.1机床坐标系.......28-293.1.2刀具坐标系.......29-313.1.3传感器坐标系....

7、...31-333.1.4工件坐标系.......33-343.2激光采样在系统中.......34-383.3激光传感器测量.......38-393.4喷管表面的运算.......39-453.4.1CAD计算机辅助.......39-423.4.2CAM计算机辅助.......42-453.5喷管铣槽设备程序的.......45-493.5.1FANUC数控铣床系统.......45-463.5.2采样程序.......46-47&nbs-->p;3.5.3铣槽加工程序.......47-483.5.4清根加工程序...

8、....48-493.6本章小结.......49-504喷管铣槽加工设备系统软件.......50-654.1FANUC系统操作软件.......50-544.2喷管铣槽设备数字化加工系统.......54-644.2.1功能模块的界面.......55-564.2.2界面