整体叶轮曲面造型及数控加工工艺分析研究毕业论文

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1、摘要整体叶轮曲面造型及数控加工工艺研究摘要：叶轮类零件是一类具有代表性且造型比较规范的、典型的通道类复杂零件，其形状特征明显，工作型面的设计涉及到空气动力学、流体力学等多个学科，因此曲面加工手段、加工精度和加工表面质量对其性能参数都有很大影响。故叶轮的设计与制造密不可分。传统的叶轮加工方法是叶片与轮毂采用不同的毛坯，分别加工成形后将叶片焊接在轮毅上。此方法不仅费时费力，且叶轮的各种性能难以保证。近年来，多轴数控技术尤其是五轴数控技术的发展使得叶轮的整体加工成为可能并日益普及。本论文以整体叶轮曲面造型及数控加工工

2、艺研究等为核心内容，结合数控加工过程中的外延内容如几何建模等技术，对整体叶轮的五轴数控加工进行了较为全面的研究。讨论了利B样条曲线插值反求直纹面叶片型线的方法，进而借助UG完成了直纹面形式的整体叶轮几何造型。结果表明针对一组空间坐标点和各点处的厚度值，采用累加弦长参数化对其进行三次B样条曲线插值，可保证该空间曲线二次连续，同时各点处的厚度值也二次连续，这种方法可用于多维数据的插值与逼近。数控加工是CAD/CAM技术中的重要环节之一，刀位轨迹规划又是数控加工技术的关键，本文也重点讨论了整体叶轮零件的刀位轨迹规划问

3、题。首先，给出了毛坯的制备、定位基准及加工路线的拟定、刀具类型和切削参数的选择；然后介绍了整体叶轮零件粗加工阶段的刀轨规划，采取分层渐进的方式对毛坯进行分层铣削；最后分析了整体叶轮叶片曲面的局部曲率变化特征，以相对于驱动面方式规划精加工刀轨。由于叶片空间重叠区域大，在加工过程中，重点考虑了刀轴矢量的控制，在UG上完成整体叶轮零件的模拟加工过程。关键词:整体叶轮B样条曲线插值直纹面刀位规划仿真目　录摘要i目　录i第一章　绪论11.1数控加工技术概述11.2复杂曲面造型技术21.3复杂曲面零件数控加工技术31.4论

4、文的主要研究内容和工作5第二章　复杂曲面的CAD造型方法62.1引言62.2整体叶轮三维造型研究92.2.1叶轮原始造型数据92.2.2创建叶轮92.3本章小结14第三章　复杂曲面零件的数控加工编程153.1整体叶轮零件数控加工工艺设计153.1.1选择材料和确定毛坯153.1.2选择定位基准153.1.3拟定加工路线163.1.4确定工序具体内容163.1.5数控加工工序的定位装夹设计173.2螺旋桨零件数控加工程序编制183.2.1确定加工坐标系183.2.2刀具类型及参数183.2.3切削参数213.2.

5、4五坐标数控刀具轨迹规划243.2.5刀轴控制方式303.3本章小结31第四章　结论324.1结论32致谢34第一章　绪论1.1数控加工技术概述随着设计理论和技术的提高，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加,此外激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难于适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高效高质量加工要求。因此，近几十年来，能有效解决复杂、精密、小批多变零件加工问题的复杂曲面加工的数控机床和相应的数控加工技术得到了迅速发展和广泛

6、应用，使制造技术发生了根本性的变化。三坐标联动铣床是指X、Y、Z三个方向联动，因此可以加工出三维曲面形体。20世纪60年代，国外在航空工业生产中把两个旋转运动引入数控机床，采用五坐标数控铣床加工零件。五坐标铣床是除了X、Y、Z三个方向的直线运动外，再加上铣刀或工件绕X、Y、Z中的两个轴线摆动或旋转。五坐标联动数控是数控技术中难度最大，应用范围最广的技术之一，它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。目前，较多采用三坐标联动、五坐标联动的数控加工方法来完成复杂曲面

7、的加工。飞机和航空发动机的复杂结构件叶轮、船用螺旋桨等都是五坐标加工的典型例子。数控加工技术中除了机床制造的硬件技术以外，还有一项重要技术就是数控加工程序编制技术，它直接影响到数控机床加工的精度与效率。MIT与美国各飞机公司合作，研制了第一代数控加工自动编程工具APT语言，它是对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动等进行定义时所用的一种接近于英语的符号语言。随后，世界各国还发展了各有特色和专业性更强的APT衍生语言。我国机械工业部自动化研究所、航空工艺研究院以及飞机工厂等先后开发了PCL、SKC-2、SK

8、C-3、CAM-251、飞龙79、飞龙81、C-SURF、AD80、NC87、APT/X、APT/GI、CAMS、CADS等加工编程和曲面造型/加工系统，完成了多种飞机型号的全机外形定义和关键零件加工[1]。目前，应用较为广泛的CAD/CAM通用系统有Pro/Engineering、UG[2]、CATIA[3]、MasterCAM、SolidWorks、Cimatron、Delcam、