水斗内表面插铣工艺技术的研究

发布时间：2020-05-09 21:50

【摘要】：现如今为了解决能源短缺和减少碳排放,国家大力发展水电工业。在整个水电机组中,水斗加工质量的好坏能够影响整个机组的发电效率,因此为了提高发电效率就必须严格要求水斗的加工质量。目前水斗式水轮机多采用整体式结构件,其优点是可以减轻质量、减少零件数量、省去各个部件之间相互连接的部分,同时采用整体结构,能够极大的提高使用寿命和安全性。对于水斗的加工目前来说还存在很大的困难与挑战,例如内表面曲率变化大、材料切除量大等,在加工过程中插铣刀容易发生震颤和碰撞干涉等问题,使水斗的加工效率大大降低。在加工过程中由于水斗内表面空间狭小且约束面较多,在工艺规划上面应严格控制各项切削参数,同时又需要对插铣刀的走刀路径进行规划,避免产生碰撞干涉。本论文具体研究内容如下:首先,对水斗实体进行测量,选取数据点并进行拟合处理,然后基于B样条曲线曲面原理和NURBS曲线曲面原理对拟合后的数据点进行光顺优化处理,最后创建出三维模型。其次,根据对水斗制造的难点和水斗的特点分析,对水斗内表面插铣工艺进行规划。基于遗传算法原理,制定合理的切削参数,最后进行切削用量的优化。再次,对水斗内表面插铣刀具轨迹规划的研究,基于截平面法,对碰撞干涉检查和碰撞检测算法进行研究,制定插铣加工的区域范围,制定刀具轨迹规划策略,最后利用UG软件对走刀路线进行仿真。最后,利用VERICUT软件进行水斗内表面插铣加工的仿真,通过对仿真结果的分析,验证了水斗内表面插铣工艺规划和水斗内表面插铣轨迹规划的可行性。
【图文】：

课题来源于国家自然科学基金项目(狭长勺型结构件高效插铣加工与刀具设计 51375127)和黑龙江省自然科学基金项目(水轮机转轮高稳定性的研究 E201439)插铣加工时刀具几何结构参数与铣削性能关2015060)。1.1.2 课题研究背景和意义着化石能源的枯竭以及日益严重的空气污染，清洁高效的水力发电人们的青睐。水力发电既不消耗化石燃料，又具备传统火力发电所峰能力，同时又不会排放污染环境的气体，又因为水是无限循环且，因此水力发电正在被许多国家所青睐[1]。前普遍采用的冲击式水轮机可以分为三种，即斜击式水轮机、双击切击式水轮机[2]。在这三种水轮机中应用最为广泛的为切击式水轮机外形酷似水斗，因此切击式水轮机又被称为水斗式水轮机[3]。目前水多采用整体式结构件，其优点是可以减轻质量、减少零件数量、省之间相互连接的部分，，同时采用整体结构，能够有效地提高零件的安全性。如图 1-1、1-2 所示。

课题来源于国家自然科学基金项目(狭长勺型结构件高效插铣加工与刀具设计 51375127)和黑龙江省自然科学基金项目(水轮机转轮高稳定性的研究 E201439)插铣加工时刀具几何结构参数与铣削性能关2015060)。1.1.2 课题研究背景和意义着化石能源的枯竭以及日益严重的空气污染，清洁高效的水力发电人们的青睐。水力发电既不消耗化石燃料，又具备传统火力发电所峰能力，同时又不会排放污染环境的气体，又因为水是无限循环且，因此水力发电正在被许多国家所青睐[1]。前普遍采用的冲击式水轮机可以分为三种，即斜击式水轮机、双击切击式水轮机[2]。在这三种水轮机中应用最为广泛的为切击式水轮机外形酷似水斗，因此切击式水轮机又被称为水斗式水轮机[3]。目前水多采用整体式结构件，其优点是可以减轻质量、减少零件数量、省之间相互连接的部分，同时采用整体结构，能够有效地提高零件的安全性。如图 1-1、1-2 所示。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV547

【参考文献】

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本文编号：2656792