离心压缩机大直径三元叶轮高速铣加工研究

发布时间：2017-03-28 18:05

  本文关键词：离心压缩机大直径三元叶轮高速铣加工研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国石化和煤化工行业的崛起,对国内离心压缩机的大型化提出了更高的设计和制造要求,叶轮作为离心压缩机的核心转动部件,是由抗腐蚀性较强的不锈钢和高温合金钢锻件加工而成。 叶轮作为透平机械的关键零部件,是一种具有代表性且造型比较规范的、典型的通道类复杂零件,其特征形状明显,叶片的吸力面和压力面形状涉及到空气动力学、流体力学等多个学科,其加工的难点主要表现在：1、叶轮的叶片形状复杂,其叶片多为非可展扭曲直纹面,只能采用五坐标机床铣制或者电解加工；2、由于叶轮叶片的厚度较薄,在加工的过程中会有弹塑性变形而很容易发生过切现象；3、叶轮大多工作在高温、高压、高转速的条件下,其叶轮旋转时具有很高的线速度,因此多选择不锈钢、高温镍基合金或钛合金等难加工材料。 本论文以离心压缩机大直径的三元叶轮五轴数控加工、高速铣相结合规划叶轮刀路轨迹为核心内容,以缩短叶轮加工时间为目标,通过结合使用NREC、UG和Vericut软件实现高速铣削加工。 本文所使用的高速铣方法主要是使用进口硬质合金刀具和五轴机床定轴加工来实现,解决了传统的三元叶轮加工使用国产高速钢刀具五轴联动侧刃铣削时所产生的难题：零件加工周期长且机床切削力大,容易造成机床主轴头损毁,同时由于高速钢刀具的韧性好,刀具振动很容易造成叶片过切。 本文针对大直径三元叶轮的结构特点,参考国外叶轮加工专家的交钥匙工程,解决了大直径叶轮加工效率较低的问题。以一个直径为Φ1000mm的三元叶轮为例,利用UGNX4对叶轮规划刀路轨迹,结合Vericut软件进行计算机模拟。最后在瑞士斯达拉格公司的五轴加工中心stc1250实际试切加工,并就加工效果做了对比验证,缩短了叶轮加工周期并提高了加工效率；同时,为同类复杂的大型叶轮叶盘类零件高速铣削提供了参考经验。
【关键词】：三元叶轮 离心压缩机 五轴联动数控加工
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG659;TH452
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-11
• 1.1 论文选取的背景9
• 1.2 文献综述9-10
• 1.3 国内外叶轮加工现状10-11
• 2 离心压缩机的工作原理和结构简介11-16
• 2.1 离心压缩机工作原理11-12
• 2.2 离心压缩机结构简介12-13
• 2.3 三元叶轮结构简介13-15
• 2.4 本论文主要工作内容15-16
• 3 五轴联动数控加工16-22
• 3.1 五轴加工中心的分类及特点16-18
• 3.1.1 两个旋转轴都在主轴头上17
• 3.1.2 两个旋转轴是由两个旋转工作台组成的17-18
• 3.1.3 两个旋转轴是由工作台和主轴头分别旋转构成18
• 3.2 瑞士五轴加工中心STC1250技术参数18-19
• 3.3 Concepts NREC公司历史简介19-20
• 3.4 NREC软件在叶轮机械领域的业绩20
• 3.5 MAX-PAC软件的技术特点20-22
• 3.6 本章小结22
• 4 MAX-5结合UG NX4对叶轮刀轨工艺规划22-43
• 4.1 MAX-5软件生成刀轨实施过程22-29
• 4.2 UGNX4软件刀轨规划29-35
• 4.2.1 叶轮在UG模型中的二次转换29-30
• 4.2.2 UG软件的型腔铣功能30-35
• 4.3 机床定轴加工时的难点35-36
• 4.3.1 粗加工流道时刀轴方向的确定35
• 4.3.2 流道的分区域加工35-36
• 4.3.4 新方法的经济性分析36
• 4.4 VERICUT系统虚拟力工仿真36-39
• 4.4.1 引言36
• 4.4.2 数控加工仿真及VERICUT简介36-39
• 4.5 UG后置处理39-42
• 4.5.1 后置处理概述39
• 4.5.2 UG-POST简介39-41
• 4.5.3 STC1250的UG-POST开发41-42
• 4.6 本章小结42-43
• 5 五轴机床STC1250上验证加工43-51
• 5.1 叶轮流道的粗加工43-45
• 5.2 叶片圆头加工45
• 5.3 叶片精铣加工45-46
• 5.4 叶片轮毂面精加工46-48
• 5.5 硬质合金铣刀的选取48-50
• 5.6 本章小结50-51
• 结论51-52
• 参考文献52-54
• 附录A UG NX 4.0生成的叶轮流道粗加工程序54-58
• 附录B MAX-5生成的叶轮轮毂精加工程序58-61
• 附录C MAX-5生成的叶片精加工程序61-65
• 致谢65-66

【参考文献】

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本文编号：272747