冲击式水轮机转轮水斗整体式数控加工技术研究

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1、CategoryNumber：LevelofSecrecy：SerialNumber：StudentNumber：50090805314Master'sDissertationofChongqingUniversityofTechnologyResearchonTechnologyofIntegralNCMachiningforRunnerofPeltonTurbinePostgraduate:ZhouBaocangSupervisor:Ass-Prof.LuoJingSpecialty:MaterialProcessingEngineeringResearchD

2、irection:DigitalManufacturingandSpecialProcessingforDieTrainingUnit:CollegeofMaterialScienceandEngineeringThesisDeadline:April10,2012OralDefenseDate:May29,2012万方数据重庆理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果、作品。对本文的研究做出重要贡献的集体和个人，均已在文

3、中以明确方式标明。本人承担本声明的法律后果。作者签名：日期：年月日学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于（请在以下相应方框内打“√”）：1.保密□，在年解密后适用本授权书。2.不保密□。√作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要长期以来，冲击式水轮机转轮水斗主要采用整铸铲磨或焊接/铆

4、接等技术手段来进行加工。虽然方法简单、工艺上容易实现，但是加工效率低，技术水平不高而且不能完全保证转轮水斗的尺寸精度和加工质量，从而使得转轮的使用寿命和运行效率受到很大影响。随着数控加工技术和装备的快速发展，转轮水斗已经开始由分体式制造向整体式制造方向发展。国外通过采用带数控转台的五轴数控专用机床对转轮水斗进行整体数控加工，既提高了加工效率、加工精度和使用寿命，又增强了企业的产品竞争力和经济效益。针对国内转轮水斗加工技术落后、缺乏专用机床以及三轴数控加工设备较为普遍的现状，研究采用带数控转台的三轴数控机床对转轮水斗进行四坐标整体数控加工的新方法、新工艺、新技术，无

5、疑具有重要的现实意义和广泛的应用前景。转轮水斗型面复杂，结构紧凑，开放性差，加工过程中易出现碰撞、干涉、过切等现象，实现整体数控加工难度较大。因此，根据转轮水斗的结构特点和加工要求，通过研究转轮水斗三维数字建模方法、整体四坐标数控加工工艺设计、刀具结构设计及有限元分析、数控加工走刀路线生成及加工仿真、数控加工编程等，最终形成较为完善的冲击式水轮机转轮水斗整体式数控加工技术。具体的研究内容有：1、以某型转轮水斗的二维设计图纸为基础，根据相关曲线曲面的基本原理，采用UG/CAD软件建立起转轮水斗的三维数字化模型；2、对转轮水斗的结构特点及加工难点进行分析，通过研究四坐

6、标数控加工的特点及加工方法，选择合理的切削方式及走刀路线，制定转轮水斗整体数控加工工艺方案及加工参数；3、为避免加工干涉及碰撞，防止过切，根据转轮水斗内表面精加工的工艺特点和加工要求，设计了大悬臂高刚度的刀具结构，并运用HyperWorks软件对刀具结构进行有限元分析，以验证刀具结构的合理性及可靠性；4、运用UG/CAM软件对转轮水斗进行切削仿真并生成合理的数控加工走刀路线；通过对UG自带的后置处理器进行二次开发，将数控加工走刀路线转换成能够应用于实际生产的数控加工程序，并最终加工出了合格的水斗试件。关键词：冲击式水轮机；转轮水斗；三维建模；数控加工；走刀路线；数

7、控编程I万方数据ABSTRACTABSTRACTOvertheyears,manufactureofPeltonrunnermainlyadoptscastgrinding,welding,rivetingtechnologyandmeanstocarryoutprocessing.Althoughthemethodsandprocessesaresimple,theproductionisefficiencyandtechnologylevelarerelativelylow.Theyalsocannotguaranteethedimensionalaccura

8、cyand