【摘要】： 鼓風機葉輪是一類形狀復雜的零件,同時此類零件也是透平機械中的關鍵部件,它的加工質量直接影響整機的工作性能和機械效率。 葉輪的葉片通常為復雜曲面,是幾何特征明顯,在生產實際中有一定代表性的零件。葉輪的設計要根據流體力學原理對葉輪內部流體的流動進行分析和控制,使設計指標滿足實際應用的需要。而設計指標能否得到滿足,需要制造環(huán)節(jié)來保證,采用三坐標數控加工一般來說是不可能完成的,而必須采用五坐標數控加工方法。目前由于對五坐標數控加工中刀具與零件的復雜幾何關系仍缺少研究,使得五坐標數控加工葉輪仍然是一個難題。如果制造技術薄弱,葉輪的加工質量必將受到影響,從而影響鼓風機的整體性能。因此本課題從刀具與零件的幾何角度出發(fā)進行的研究十分有意義。 葉輪的曲面造型是葉輪精確加工的基礎和保障,而刀位規(guī)劃是葉輪類復雜零件數控加工中最重要的內容。因此,葉輪的幾何造型和優(yōu)化五坐標數控側銑加工葉輪的刀位規(guī)劃是本論文的核心內容。 本文應用三次B樣條曲線對圖紙所給的葉片中性面上的軸盤曲線和蓋盤曲線上的離散數據點進行插值曲線的反算,構造出非可展直紋面形式的葉片曲面。應用UGNX4_0軟件對整體葉輪進行實體建模。 在幾何造型的基礎上進行數控側銑加工葉輪的刀位規(guī)劃。首先把被加工的葉片曲面與圓柱刀具包絡面的極差轉化為被加工葉片曲面的等距面與刀軸軌跡面的極差,因為等距面之間有個極差傳遞的關系,這一等距性質給刀位規(guī)劃帶來了方便,刀位規(guī)劃的優(yōu)化問題就歸結在刀軸軌跡面和葉片等距面上來進行。然后應用兩點偏置法確定離散的初始刀位,把葉片曲面的等距面作為基面,并利用空間點到曲面最短距離的算法逼近此等距面,得到優(yōu)化的刀位。 在應用自由曲面造型技術進行造型及刀位軌跡規(guī)劃的基礎上,對逼近得到的刀軸軌跡面與設計曲面的誤差進行計算,此方法有較高的逼近精度,具有一定的理論意義和實用價值。
【圖文】：

在3.3.1節(jié)中已經根據所給的葉輪的設計圖紙上的離散數據，應用三次B樣條插值求出了中性面上的軸盤和蓋盤曲線，然后把軸盤曲線和蓋盤曲線上相對應的點相連即可以得到葉片中性面，如圖3.3所示：圖 3.3 葉片中性面Fig. 3.3 Neutral surface of blade3.3.3 葉片曲面的幾何造型由于葉片中性面上軸盤和蓋盤曲線上每一點的厚度是不同的，需要計算出中性面上軸盤曲線和蓋盤曲線的單位法向量，最后根據已知的葉片厚度將軸盤、蓋盤上各點沿正、負法線方向偏移半個葉片厚度，，便可得到葉片曲面邊界上的數據點。對此離散數據點應用三次B樣條插值，反算出控制頂點，確定了變距偏置曲線。將葉片的左右輪廓面上相對應的邊界數據點相連則形成葉片曲面。具體過程如下：首先求出軸盤曲線和蓋盤曲線的單位法向量，以蓋盤曲線為例，如圖3.4所示，st 直母線方向的單位矢量，sr 蓋盤曲線在型值點處的切矢

置；最后求出原始中性面型值點偏置后各點插值 B 樣條的控制頂點。對本文研究的葉輪幾何造型的計算方法應用計算機語言進行編程，對于自由曲線控制頂點的計算有效可行。此程序具有較好的實用性。上述的計算程序的完成需要調用的主要函數包括求解控制頂點的子程序、擬合曲線上對應各型值點的單位法矢的子程序、追趕法求解的核心部分。計算時應用的關鍵程序及主要函數見附錄。在附錄中列出了擬合曲線上對應各型值點的單位法矢的程序及追趕法求解的核心部分的程序。下圖 3.5 中所示的數據為鼓風機葉輪中性面上軸盤曲線的左偏置曲線上的一部分控制頂點。
【學位授予單位】：大連交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH44;TG547

【引證文獻】

相關碩士學位論文 前4條

1 唐文龍;車銑加工復雜曲面刀軌規(guī)劃的研究[D];沈陽理工大學;2011年

2 張建平;整體葉輪葉片曲面?zhèn)茹娂庸さ牡段灰?guī)劃研究[D];大連交通大學;2010年

3 王力爽;數控加工仿真及加工參數優(yōu)化的研究[D];沈陽理工大學;2012年

4 周火金;復雜葉輪零件的熔積—銑削復合制造研究[D];華中科技大學;2012年

本文編號：2677649