旋转叶轮机械科技决策支持技术与体系研究

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1、旋转叶轮机械科技决策支持技术与体系研究1绪论1.1论文研究背景将原材料（或半成品）转变成产品的全过程称为生产制造过程。而将整个生产过程中直接改变原材料（或毛坯）的形状、尺寸、相对位置和性质等，并使之变成产品的过程称为工艺过程。组成工艺过程的基本单位是工序，工序内容主要包括在生产过程中使用的设备、基准、夹具、刀具和切削参数等。为了保证生产出的零件满足优质、高产、低成本、低能耗等综合要求，零件的工艺过程必须由工艺设计人员按照机械制造工艺学的相关原理和方法，再结合一定的生产实践经验和具体的生产条件予以确定，最终形成规定产品或零件制造工艺过程和操

2、作方法的工艺文件，称为工艺规划。工艺规划包含一系列复杂的任务活动，包括：零件编码、特征识别、加工方法和加工特征之间的映射、加工方法排序、定位装夹设计、加工设备工具及相应参数选择、过程优化、成本评估、公差分析、质检方式确定、路径规划、C程序等。工艺规划的好坏很大程度上决定产品质量的好坏，是生产中的关键准备工作。同时，工艺过程涉及到企业的设备以及具体的切削参数等都是决定企业产品生产效率高低、能耗使用高低以及生产成本高低的重要因素。因此，科学而合理的进行产品工艺规划将是提高企业生产效率、降低企业生产能耗和制造成本的有效手段。我国制造企业对工艺规

3、划非常重视，大都成立了专门的工艺设计部门，尤其对于部分关键零部件和基础件的制造企业，工艺过程和工序切削参数已经成为企业的关键竞争能力之一。但是国内制造企业的工艺规划水平与国际企业相比还存在很大差距，例如七、八十年代我国以制造许可证的方式引进了大量国外技术，包括产品设计图纸、工艺设计过程等所有产品制造数据，除了毛坯材料存在的差距外，在基本相同的加工条件下，到目前为止，国内制造企业的生产效率也只有国外同类产品的30%甚至更低，此外，我国是世界制造大国，而不是制造强国，究其原因，缺乏合理、科学的工艺规划，工艺水平低下是其中的关键因素之一。为此，

4、国家也高度重视制造业工艺规划问题。在国家的汽车产业振兴规划、装备制造业振兴规划和船舶业振兴规划中都不约而同的谈到了要高度重视重要基础件和重要通用零部件制造过程中的工艺问题研究。同时，国家在节能减排的发展规划中也大力提倡制造业的低碳制造，而制造过程是决定企业碳排放多少的主要因素，因此，科学地进行工艺规划是实现制造业低碳制造的直接和有效的手段。鉴于工艺规划的重要性，无论工业界还是学术界都做了许多研究工作，并一直是机械制造领域的研究重点和热点，尤其是计算机辅助工艺规划（CAPP）的研究与应用，很大程度上实现了由计算机代替人进行工艺规划工作。CA

5、PP是先进制造技术的核心技术之一，是连接计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的桥梁和纽带，对产品质量和生产成本具有重要影响[1,2]。作为并行工程（ConcurrentEngineering，CE）、敏捷制造（AgileManufacturing，AM）等先进制造技术实现的基础技术，CAPP有效实现了计算机化的工艺规划和管理，缩短了生产准备时间，有效促进工艺规划的标准化和规范化[3]。并且随着网络和各种智能技术的不断发展，工艺规划的研究也正向网络化、智能化和集成化的方向发展[4]。总之，工艺规划是指导企业进行生产组织的主要技

6、术文件，是生产车间进行计划排产和生产调度的主要依据，是企业重要技术水平甚至核心竞争力的一项重要体现，先进的工艺规划水平可以有效保证产品质量与生产率、生产成本等之间的关系，同时，合理的工艺规划也是企业新产品投产进行技术准备和生产准备的重要依据，是企业新建、扩建或改建厂房（车间）的重要依据，与企业各项生产经营管理活动息息相关。因此，很有必要从系统工程角度，研究并设计一套科学合理、标准规范、智能集成的工艺规划方法和技术，有效提升企业的工艺设计水平，增强核心技术竞争力。1.1.2旋转叶轮机械工艺决策研究重要性叶轮是一种将流动工质的能量转化为机械功

7、的旋转式动力机械，作为航空发动机及汽车和船舶涡轮增压器等的核心部件，其加工质量好坏对发动机的性能有决定性的影响[5]。所以，有关叶轮加工的工艺方法和技术一直是困扰广大科技人员和生产人员的技术难题，备受各国科学界和工业界的关注。数控技术的发展，有效提高了叶轮的整体加工效率和加工精度。目前部分发达国家已经开发出了整体叶轮CAM编程专用软件，大部分功能都已商业化，其中技术较成熟且已广泛应用的包括：美国NREC公司针对叶轮设计与制造而开发的MAX-OAC叶轮加工专用软件，瑞士Starrag研制的数控机床中的整体叶轮加工模块以及OPENMING公司

8、的HYPERMILL叶轮加工软件等[9]。目前，我国整体的叶轮加工技术，包括工艺水平及装备能力等，与发达国家相比差距较大，国内的数控软件商品一般都是通用软件，还没有开发出专门针对叶轮加工的具体