鼓风机整体叶轮的几何造型及数控侧铣加工的刀位规划.pdf

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1、大连交通大学硕士学位论文鼓风机整体叶轮的几何造型及数控侧铣加工的刀位规划姓名：贾国高申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：阎长罡20090606摘要摘要鼓风机叶轮是一类形状复杂的零件，同时此类零件也是透平机械中的关键部件，它的加工质量直接影响整机的工作性能和机械效率。叶轮的叶片通常为复杂曲面，是几何特征明显，在生产实际中有一定代表性的零件。叶轮的设计要根据流体力学原理对叶轮内部流体的流动进行分析和控制，使设计指标满足实际应用的需要。而设计指标能否得到满足，需要制造环节来保证，采用三坐标数控加工一般来说是不可能完成的，而必须采用五坐标数控加工方

2、法。目前由于对五坐标数控加工中刀具与零件的复杂几何关系仍缺少研究，使得五坐标数控加工叶轮仍然是一个难题。如果制造技术薄弱，叶轮的加工质量必将受到影响，从而影响鼓风机的整体性能。因此本课题从刀具与零件的几何角度出发进行的研究十分有意义。叶轮的曲面造型是叶轮精确加工的基础和保障，而刀位规划是叶轮类复杂零件数控加工中最重要的内容。因此，叶轮的几何造型和优化五坐标数控侧铣加工叶轮的刀位规划是本论文的核心内容。本文应用三次B样条曲线对图纸所给的叶片中性面上的轴盘曲线和盖盘曲线上的离散数据点进行插值曲线的反算，构造出非可展直纹面形式的叶片曲面。应用UGNX4—0软件对

3、整体叶轮进行实体建模。在几何造型的基础上进行数控侧铣加工叶轮的刀位规划。首先把被加工的叶片曲面与圆柱刀具包络面的极差转化为被加工叶片曲面的等距面与刀轴轨迹面的极差，因为等距面之间有个极差传递的关系，这一等距性质给刀位规划带来了方便，刀位规划的优化问题就归结在刀轴轨迹面和叶片等距面上来进行。然后应用两点偏置法确定离散的初始刀位，把叶片曲面的等距面作为基面，并利用空间点到曲面最短距离的算法逼近此等距面，得到优化的刀位。在应用自由曲面造型技术进行造型及刀位轨迹规划的基础上，对逼近得到的刀轴轨迹面与设计曲面的误差进行计算，此方法有较高的逼近精度，具有一定的理论意义

4、和实用价值。关键词：叶轮；三次B样条；直纹面：侧铣；刀位规划大连交通大学工学硕士学位论文AbstractTheimpellerofbladeiskindofpartsofcomplexshape．Simultaneouslythiskindofcomponentsisalsoturbinemachine’Skeycomponent．1mpeller'sprocessingqualitydirectlyaffectsthecompletemachine’Spowerperformanceandthemechanicalefficiency．Thesurfac

5、eofthebladesoftheimpellerisusuallycomplex．Accordinglytheimpelleristhiskindofpartintheproduction，whosegeome时characteristicisobvious，andwhichandactuallyhascertainrepresentative．Whenwedesigntheimpeller，weshouldanalyzecontroltheimpellerinteriorfluid．Whetherthedesigntargetmeetstherequi

6、rement，manufacturingchainneedstObeguaranteed．Itisimpossibletocompleteby3-axisncmustuse5-axisnctOthemachining,butmachining．Atpresent，lackingunderstandingcomplexgeometryrelationsbetweenthecuttingtoolandthecomponentsof5·axisnccauses5-axisncwasstilladifficultproblem．Ifthetechniqueofma

7、chiningmachiningmanufactureisweak，impeller’SoverallperformancewillcertainlytObeaffected．Thereforethisresearchfiomthecuttingtoolandcomponentsgeometryangleembarkingisverymeaningful．Impeller’Ssurfacemodelingisthefoundationandsafeguardofaccuratemachiningoftheimpeller．Thetool-pathplann

8、ingisthemostimportantcontentinthe