闭式叶轮定轴插铣粗加工方法的研究

发布时间：2017-09-11 05:19

  本文关键词：闭式叶轮定轴插铣粗加工方法的研究

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【摘要】：为了快速去除闭式整体叶轮在粗加工阶段的材料,构建了闭式整体叶轮通道的定轴粗加工的理论模型,将其概括为通道曲面的内接柱面的最大体积的优化模型。为降低该优化模型的求解难度,将内接柱面的最大体积优化问题转化为内接柱面沿其直母线方向的投影面积最大的优化问题,并用多边形面积来近似替代刀轴矢量方向的投影面积。对于该理论模型的求解方法,根据闭式叶轮通道的结构和形状特点,对组成通道的四个约束面分别进行离散,即通道的两叶片曲面离散成空间线段,两轮毂面离散成空间圆弧,将平面束与复杂曲面的求交问题转化为平面与空间线段和圆弧求交的问题。然后利用MATLAB的Optimization Toolbox对理论模型进行了求解,可得投影面积最大的最佳刀轴矢量。考虑到叶轮通道狭长扭曲的特性,为了完成加工过程,需要对通道进行分段加工。闭式叶轮通道一般分两段加工,本文提出了闭式叶轮通道粗加工时的分段依据,即以分段后两段通道在粗加工时可去除的体积和最大为分段目标。考虑到该模型的求解复杂度,选取了一系列特定参数u值对其进行了计算,选取其中体积最大的参数作为数值算例的分段依据。为验证所提理论模型及算法的有效性,针对一直径为(?)400mm,叶片个数为17的闭式整体叶轮的粗加工进行了计算,验证了算法的正确性。
【关键词】：定轴插铣 闭式叶轮 粗加工 最大内接柱面 通道分段
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 选题的背景和意义8-9
• 1.2 闭式叶轮粗加工相关技术的研究现状9-13
• 1.2.1 五轴数控加工技术的研究现状9-10
• 1.2.2 叶轮加工技术的研究现状10-11
• 1.2.3 定轴插铣和闭式叶轮的粗加工技术的研究现状11-13
• 1.3 论文主要研究内容13-14
• 2 数学理论基础与闭式叶轮的造型与计算14-36
• 2.1 三次B样条曲线与叶轮中性面轴盘线和盖盘线的构造14-21
• 2.1.1 B样条基函数及其导数14-15
• 2.1.2 三次B样条曲线15-16
• 2.1.3 数据点到控制点的反算16-19
• 2.1.4 叶轮中性面轴盘线和盖盘线的造型19-21
• 2.2 中性面的造型21-23
• 2.2.1 直纹面21
• 2.2.2 中性面的造型21-23
• 2.3 压力面轴盖盘线的确定与压力面与吸力面的造型23-27
• 2.3.1 压力面和吸力面的盖盘线和轴盘线的确定23-26
• 2.3.2 压力面与吸力面的造型26-27
• 2.4 回转面与轮毂曲面的构造27-30
• 2.4.1 回转面27-28
• 2.4.2 轴盘和盖盘的造型28-30
• 2.5 B样条曲线参数的计算30-35
• 2.5.1 B样条曲线的节点插入叶轮通道的分段30-33
• 2.5.2 曲线的型值点和导矢的计算33-35
• 2.6 本章小结35-36
• 3 闭式叶轮定轴插铣粗加工的理论模型36-42
• 3.1 定轴插铣与叶轮通道的传统加工方法的比较36-37
• 3.2 闭式叶轮定轴插铣粗加工的理论模型37-39
• 3.3 通道内接柱面投影面积的近似39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 4 闭式叶轮定轴插铣粗加工的理论模型的求解42-58
• 4.1 空间平面束与叶片曲面的求交42-45
• 4.2 空间平面束与轮毂面的求交45-48
• 4.3 空间平面束中的平面绕刀轴矢量的旋转48-51
• 4.4 最佳刀轴方向及通道最大内接柱面准线的求解51-55
• 4.4.1 最佳刀轴方向的求解51
• 4.4.2 最佳刀轴方向下的内接柱面准线的求解51-55
• 4.5 最大内接柱面的刀具轨迹的规划55-57
• 4.6 本章小结57-58
• 5 通道的分段与定轴插铣粗加工的数值算例58-71
• 5.1 闭式叶轮分段加工可行性分析58-62
• 5.2 闭式叶轮通道的分段依据62-65
• 5.3 内接柱面定轴插铣粗加工的数值算例65-70
• 5.4 本章小结70-71
• 6 结论与展望71-73
• 6.1 本文的主要结论71
• 6.2 本文工作的展望71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况77-78
• 致谢78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 曹利新;薛亚峰;;闭式叶轮通道五轴数控粗加工刀具路径规划[J];大连理工大学学报;2013年04期

2 刘湃;;浅谈数控技术的发展及其在机械制造中的应用[J];机电信息;2012年03期

3 李nI;陈五一;陈彩红;;整体叶轮插铣粗加工算法[J];计算机集成制造系统;2010年08期

4 李垒栋;任军学;田荣鑫;史恺宁;林谦;;闭式整体叶盘插铣加工方法研究[J];航空精密制造技术;2013年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 姬俊锋;复杂整体叶轮数控加工关键技术研究[D];南京航空航天大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 戚家亮;整体叶轮五轴数控粗加工编程技术研究[D];南京航空航天大学;2011年

2 孙晶;闭式叶轮数控粗加工的刀具轨迹规划研究[D];北京交通大学;2009年

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本文编号：828837