微小整体叶轮数控加工编程与质量评价研究
发布时间：2022-01-23 04:26
微小整体类叶轮广泛应用于微型涡轮增压发动机等机械产品中。该零件为复杂型面的薄壁类零件,加工质量和精度要求较高,给整体制造过程带来一定的难度。为了提高微小整体叶轮的加工效率和叶片的加工质量,基于各阶段不同的加工目标,确立了一种针对微小型整体叶轮五轴联动铣削的轨迹规划方案和质量评价体系,以此来提高微型整体叶轮的加工效率和加工质量,具体研究内容如下:首先,针对微小整体叶轮不同的加工阶段制定了加工工艺路线。其中,由于叶轮整体结构紧凑,叶片扭曲角度较大的原因,采用了分阶段的加工目标,运用UG12.0对其进行轨迹编程。确定了以提高效率为主的粗加工轨迹规划目标和以保证质量为主的精加工规划目标,在粗加工阶段为了减小刀具摆动的幅度和提高效率,以定轴开粗的方法进行了刀具轨迹规划,精加工则以叶轮模块的分区域轨迹规划为主,完成了微小整体叶轮的轨迹编程。其次,对微小整体叶轮分别进行五轴模拟仿真和铣削力物理动态仿真。其中,运用VERICUT软件对轨迹编程代码进行仿真运行,避免了实际加工过程中的刀具碰撞和过切,完成了对轨迹编程代码的正确性验证;对铣削力进行动态仿真过程中,通过Deform-3D有限元仿真软件制定了以...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
五轴数控机床运动类型
(a)整体叶轮基本结构尺寸 (b)整体叶轮几何构成要素图 2.1 微小整体叶轮基本尺寸及构成要素2.2.1 叶轮加工难点微小整体叶轮在设计过程中考虑到为了满足良好的气动性的工作要求，不得不将微小整体叶轮的叶片扭角增大，并在叶根部分进行倒圆角以此来满足工作要求。这些设计要求就给微小整体叶轮的制造过程增加了很大的困难，使工作人员在轨迹规划初期需要考虑到这些因素，从而完成正确高效的刀具轨迹路径，其中在规划和制造过程的主要难度有以下几个方面（1）微小整体叶轮的基本尺寸较小，与之相匹配的加工刀具需要进行定制，选择合适的刀具尺寸将影响到叶轮整体的形状是否满足要求；（2）微小整体叶轮叶片较薄造成加工过程中刚性不足，流道窄且深，属于典型的薄壁件，容易产生尺寸效应导致加工变形，在加工流道过程中造成刀具刚性下降，产生断刀的可能性；（3）微小叶轮主副叶片均有后仰的趋势，在加工制造过程中极易产生刀具与工件的干涉、碰撞，为了避免撞刀情况的发生，除了需要选择合适尺寸的刀具外，在轨迹规划阶段需
叶轮在工作过程中对动平衡要求较高，这样可以防止机械振动并降低噪声迹规划过程当中要尽可能的提高叶轮轨迹的对称性问题，及在进行 CAM根据规划好的某一组刀具轨迹通过旋转轴对称来生成相应的其他叶片组过程中，要尽量避免由于夹具和坐标系定位造成的加工误差是整体叶轮对求。整体叶轮加工工艺方案制定加工阶段的划分次试制的微小整体叶轮过程当中，其中主要加工部位主要包括三部分：即叶轮流道和叶片的根部圆角，如图 2.2 所示。在铣削完成叶轮毛坯回转体要是去除主副叶片间的材料，称为流道粗加工，因此在进行微小叶轮加工须满足每个加工部位的要求。加工工序的划分将直接影响到加工质量和加案的可行性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]叶轮的数控加工及尺寸精度的检测[J]. 翁剑成,刘坤鸿,傅永建,张鹏,林朝雄. 制造技术与机床. 2018(08)
[2]叶轮加工工艺与装夹方案[J]. 侯培红,洪张,赵桐和. 机械设计与制造. 2018(05)
[3]基于正交极差分析的青龙河流域HSPF模型参数寻优模式[J]. 刘兴坡,陈翔,胡小婷,王天宇,张倩,周亦昀,李永战. 哈尔滨工业大学学报. 2018(02)
[4]基于VERICUT的航空整体叶轮加工仿真与优化研究[J]. 杨琼. 机械设计与制造工程. 2017(09)
[5]微小整体叶轮五轴联动微细铣削加工试验研究[J]. 梁志强,方亚楠,周天丰,高鹏,张素燕,刘志兵,王西彬. 航空制造技术. 2017(15)
[6]基于改进CC路径截面线法的机器人铣削加工刀具轨迹生成方法[J]. 张斌,黄彬彬,宋亚勤,唐琛. 机床与液压. 2016(03)
[7]基于Deform-3D钻削加工三维有限元仿真[J]. 柳柏魁,林正英. 工具技术. 2015(07)
[8]汽车覆盖件曲面重构技术研究[J]. 刘伟,鞠鲁粤,林成辉. 机械设计与制造. 2014(11)
[9]基于Geomagic Qualify的工件偏差检测技术[J]. 李丽娟,高姗,林雪竹. 制造业自动化. 2014(10)
[10]基于DEFORM-3D的小深孔钻削模拟研究[J]. 沈兴全,张利新. 中北大学学报(自然科学版). 2013(04)
博士论文
[1]曲率急变曲面五轴加工刀矢运动规划关键技术研究[D]. 秦纪云.大连理工大学 2018
[2]自由曲面加工刀具路径轨迹规划算法研究[D]. 赵世田.南京航空航天大学 2011
[3]一种微型涡轮发动机的关键结构及其制造技术的研究[D]. 董颖怀.哈尔滨工业大学 2009
[4]自由曲面高性能数控加工刀具路径技术研究[D]. 杨旭静.湖南大学 2006
硕士论文
[1]多功能包装机设计质量综合评价系统研究[D]. 刘祎.中北大学 2016
[2]基于UG和VERICUT的五轴数控加工仿真技术研究[D]. 吴奥嵩.东北大学 2015
[3]无人机薄壁叶轮五轴高效数控加工技术研究[D]. 赵慧.天津职业技术师范大学 2015
[4]半开式整体叶轮数控插铣加工刀具轨迹规划研究[D]. 王升福.大连理工大学 2014
[5]基于DEFORM-3D的抛物线槽型深孔钻钻削性能研究[D]. 金婷婷.南昌大学 2014
[6]整体叶轮五轴数控加工刀具轨迹规划与仿真[D]. 曾巧芸.南京航空航天大学 2012
[7]整体叶轮五轴数控粗加工编程技术研究[D]. 戚家亮.南京航空航天大学 2011
[8]基于特征的刀具路径的生成[D]. 杨旭.哈尔滨工程大学 2008
[9]整体叶轮的五轴高速铣削加工工艺优化[D]. 吕程辉.同济大学 2007
本文编号：3603597
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
五轴数控机床运动类型
(a)整体叶轮基本结构尺寸 (b)整体叶轮几何构成要素图 2.1 微小整体叶轮基本尺寸及构成要素2.2.1 叶轮加工难点微小整体叶轮在设计过程中考虑到为了满足良好的气动性的工作要求，不得不将微小整体叶轮的叶片扭角增大，并在叶根部分进行倒圆角以此来满足工作要求。这些设计要求就给微小整体叶轮的制造过程增加了很大的困难，使工作人员在轨迹规划初期需要考虑到这些因素，从而完成正确高效的刀具轨迹路径，其中在规划和制造过程的主要难度有以下几个方面（1）微小整体叶轮的基本尺寸较小，与之相匹配的加工刀具需要进行定制，选择合适的刀具尺寸将影响到叶轮整体的形状是否满足要求；（2）微小整体叶轮叶片较薄造成加工过程中刚性不足，流道窄且深，属于典型的薄壁件，容易产生尺寸效应导致加工变形，在加工流道过程中造成刀具刚性下降，产生断刀的可能性；（3）微小叶轮主副叶片均有后仰的趋势，在加工制造过程中极易产生刀具与工件的干涉、碰撞，为了避免撞刀情况的发生，除了需要选择合适尺寸的刀具外，在轨迹规划阶段需
叶轮在工作过程中对动平衡要求较高，这样可以防止机械振动并降低噪声迹规划过程当中要尽可能的提高叶轮轨迹的对称性问题，及在进行 CAM根据规划好的某一组刀具轨迹通过旋转轴对称来生成相应的其他叶片组过程中，要尽量避免由于夹具和坐标系定位造成的加工误差是整体叶轮对求。整体叶轮加工工艺方案制定加工阶段的划分次试制的微小整体叶轮过程当中，其中主要加工部位主要包括三部分：即叶轮流道和叶片的根部圆角，如图 2.2 所示。在铣削完成叶轮毛坯回转体要是去除主副叶片间的材料，称为流道粗加工，因此在进行微小叶轮加工须满足每个加工部位的要求。加工工序的划分将直接影响到加工质量和加案的可行性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]叶轮的数控加工及尺寸精度的检测[J]. 翁剑成,刘坤鸿,傅永建,张鹏,林朝雄. 制造技术与机床. 2018(08)
[2]叶轮加工工艺与装夹方案[J]. 侯培红,洪张,赵桐和. 机械设计与制造. 2018(05)
[3]基于正交极差分析的青龙河流域HSPF模型参数寻优模式[J]. 刘兴坡,陈翔,胡小婷,王天宇,张倩,周亦昀,李永战. 哈尔滨工业大学学报. 2018(02)
[4]基于VERICUT的航空整体叶轮加工仿真与优化研究[J]. 杨琼. 机械设计与制造工程. 2017(09)
[5]微小整体叶轮五轴联动微细铣削加工试验研究[J]. 梁志强,方亚楠,周天丰,高鹏,张素燕,刘志兵,王西彬. 航空制造技术. 2017(15)
[6]基于改进CC路径截面线法的机器人铣削加工刀具轨迹生成方法[J]. 张斌,黄彬彬,宋亚勤,唐琛. 机床与液压. 2016(03)
[7]基于Deform-3D钻削加工三维有限元仿真[J]. 柳柏魁,林正英. 工具技术. 2015(07)
[8]汽车覆盖件曲面重构技术研究[J]. 刘伟,鞠鲁粤,林成辉. 机械设计与制造. 2014(11)
[9]基于Geomagic Qualify的工件偏差检测技术[J]. 李丽娟,高姗,林雪竹. 制造业自动化. 2014(10)
[10]基于DEFORM-3D的小深孔钻削模拟研究[J]. 沈兴全,张利新. 中北大学学报(自然科学版). 2013(04)
博士论文
[1]曲率急变曲面五轴加工刀矢运动规划关键技术研究[D]. 秦纪云.大连理工大学 2018
[2]自由曲面加工刀具路径轨迹规划算法研究[D]. 赵世田.南京航空航天大学 2011
[3]一种微型涡轮发动机的关键结构及其制造技术的研究[D]. 董颖怀.哈尔滨工业大学 2009
[4]自由曲面高性能数控加工刀具路径技术研究[D]. 杨旭静.湖南大学 2006
硕士论文
[1]多功能包装机设计质量综合评价系统研究[D]. 刘祎.中北大学 2016
[2]基于UG和VERICUT的五轴数控加工仿真技术研究[D]. 吴奥嵩.东北大学 2015
[3]无人机薄壁叶轮五轴高效数控加工技术研究[D]. 赵慧.天津职业技术师范大学 2015
[4]半开式整体叶轮数控插铣加工刀具轨迹规划研究[D]. 王升福.大连理工大学 2014
[5]基于DEFORM-3D的抛物线槽型深孔钻钻削性能研究[D]. 金婷婷.南昌大学 2014
[6]整体叶轮五轴数控加工刀具轨迹规划与仿真[D]. 曾巧芸.南京航空航天大学 2012
[7]整体叶轮五轴数控粗加工编程技术研究[D]. 戚家亮.南京航空航天大学 2011
[8]基于特征的刀具路径的生成[D]. 杨旭.哈尔滨工程大学 2008
[9]整体叶轮的五轴高速铣削加工工艺优化[D]. 吕程辉.同济大学 2007
本文编号：3603597
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