【摘要】：船用螺旋槳作為船舶動(dòng)力的關(guān)鍵零件,其制造效率和加工精度直接決定了船舶運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。大型船用螺旋槳作為復(fù)雜曲面類(lèi)零件,在傳統(tǒng)的加工方法中,主要采用人工批鏟和手工打磨相結(jié)合的方式,加工周期長(zhǎng),操作環(huán)境差,其加工精度完全依賴(lài)于工人的手工作業(yè)熟練程度,表面質(zhì)量難以管控。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,數(shù)控機(jī)床的普遍使用慢慢取代了人工加工的落后加工方式。近幾年來(lái),隨著船舶工業(yè)的高速發(fā)展,對(duì)于船用螺旋槳的加工效率和加工精度都提出了更高的要求。亟需一種新的數(shù)字化加工裝備和加工方法,取代現(xiàn)有的加工方式,提高大型船用螺旋槳的加工效率和加工精度。因此,本文提出了測(cè)量-加工一體化的加工方式,通過(guò)在機(jī)掃描測(cè)量、數(shù)據(jù)模型匹配、提取加工余量等方法,以得到的毛坯余量分布為依據(jù),利用銑磨復(fù)合加工機(jī)床,實(shí)現(xiàn)螺旋槳毛坯一次裝夾得到大型螺旋槳成品的目標(biāo)。主要研究工作如下:1.分析了大型船用螺旋槳的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工要求,擬定螺旋槳加工總體工藝方案。確定大型船用螺旋槳銑磨復(fù)合機(jī)床,分析了當(dāng)前主要的數(shù)據(jù)測(cè)量設(shè)備,并根據(jù)本課題研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)合適的測(cè)量方案,建立集測(cè)量-加工集一體化的數(shù)控設(shè)備。2.介紹了常用的路徑規(guī)劃方法,根據(jù)大型船用螺旋槳的實(shí)際情況選擇合適的路徑規(guī)劃方法。分析了刀具在加工過(guò)程中因?yàn)橹本�插補(bǔ)所帶來(lái)的線性殘留偏差與加工步長(zhǎng)和走刀行距之間的幾何關(guān)系,并以此為依據(jù)進(jìn)行了走刀步長(zhǎng)和加工行距的計(jì)算方法研究,根據(jù)走刀步長(zhǎng)和加工行距確定刀觸點(diǎn)數(shù)據(jù)。另外,對(duì)大型螺旋槳毛坯的余量提取方法進(jìn)行了研究,利用掃描獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)與理論模型進(jìn)行模型匹配,通過(guò)匹配對(duì)比得到各刀觸點(diǎn)的余量分布狀況。根據(jù)余量分布情況,重新規(guī)劃刀具軌跡路線,進(jìn)行螺旋槳葉片型面自適應(yīng)加工研究,減少加工過(guò)程中空刀次數(shù),提高加工效率。3.研究了大型船用螺旋槳的加工算法和控制方法。對(duì)銑削加工過(guò)程中可能出現(xiàn)的干涉問(wèn)題,提出了刀具姿態(tài)優(yōu)化方法,在避免干涉問(wèn)題的同時(shí),優(yōu)化刀具加工曲線,使其更加平滑。依靠浮動(dòng)壓力磨頭,考慮到拋磨過(guò)程中工藝參數(shù)對(duì)加工質(zhì)量的影響,建立拋磨材料去除模型,獲得合理的工藝參數(shù)�；贠pen CASCADE幾何造型軟件平臺(tái),利用面向?qū)ο蟮腃++編程語(yǔ)言,開(kāi)發(fā)一套大型船用螺旋槳銑磨復(fù)合加工專(zhuān)用軟件,該軟件可以實(shí)現(xiàn)離線刀位計(jì)算與刀軌優(yōu)化計(jì)算,螺旋槳余量提取計(jì)算并能根據(jù)余量分布情況生成數(shù)控加工程序。4.在VERICUT仿真平臺(tái)進(jìn)行加工仿真,以驗(yàn)證大型船用螺旋槳銑磨復(fù)合加工軟件生成的程序的正確性。并利用此程序進(jìn)行實(shí)際的加工實(shí)驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)與分析,以驗(yàn)證大型船用螺旋槳銑磨復(fù)合加工方法和算法的實(shí)用性與可靠性。
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U671;TG54;TG580.6
【圖文】：

1.1 課題來(lái)源本課題來(lái)源于校企合作項(xiàng)目 整體螺旋槳銑磨復(fù)合機(jī)床控制系統(tǒng)及軟件開(kāi)發(fā) 。課題主要研究螺旋槳加工的運(yùn)動(dòng)控制方法，并開(kāi)發(fā)出可以離線生成銑磨復(fù)合加工程序的專(zhuān)用軟件，實(shí)現(xiàn)螺旋槳加工的自動(dòng)化程序控制。在課題研究的過(guò)程中，得到了中船重工集團(tuán)和重慶三磨海達(dá)有限公司等單位的大力支持。1.2 課題研究背景與意義船舶工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要作用，還對(duì)國(guó)家和軍隊(duì)國(guó)防建設(shè)具有重大貢獻(xiàn)，能夠?yàn)楹Ｑ箝_(kāi)發(fā)、水上交通運(yùn)輸、能源動(dòng)力運(yùn)輸、國(guó)防建設(shè)等提供必要的技術(shù)裝備，是國(guó)家裝備制造業(yè)重要的組成部分，是現(xiàn)代化大工業(yè)的縮影。近幾年，我國(guó)造船工業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)我國(guó)船舶工業(yè)的制造水平提出了新的挑戰(zhàn)。船用螺旋槳作為船舶動(dòng)力的核心部件，其加工質(zhì)量和制造水平直接影響著船舶運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。

重慶理工大學(xué)碩士學(xué)位論文所以數(shù)控加工方法不僅是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵技術(shù)更是發(fā)展軍事工業(yè)的。同時(shí)，因?yàn)槁菪龢淙~片型面復(fù)雜，對(duì)于葉數(shù)較多的螺旋槳（5 葉以之前重疊區(qū)域較大，加工時(shí)容易造成刀具與槳葉的干涉，因此，螺旋槳行手工編程，往往采用專(zhuān)業(yè)的編程軟件來(lái)完成。目前國(guó)內(nèi)專(zhuān)用的螺旋槳還很不完善，雖然某些企業(yè)利用通用的加工系統(tǒng)進(jìn)行螺旋槳加工，但是存在編程操作繁瑣復(fù)雜、自動(dòng)化程度低、對(duì)編程人員要求較高等原因，槳成品相比于專(zhuān)用加工軟件精度不高，質(zhì)量不穩(wěn)定。因此，為解決船用在的加工效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定等加工問(wèn)題，必須走自力更生的道路，提法來(lái)有效的提高大型船用螺旋槳的加工效率和加工精度。般高速艦船的螺旋槳都比較小，船舶越大，船體受到的阻力越大，需要，則其所需要的螺旋槳也越大。一些排水量較大的船舶，例如數(shù)十萬(wàn)噸萬(wàn)噸的貨船，其螺旋槳的直徑可以達(dá)到 5 米左右，甚至更大。如圖 1.

圖 1.3 手工批鏟、打磨螺旋槳上所述，船用螺旋槳葉片的制造難度比較大，其大尺寸的復(fù)雜曲面形狀工藝、加工方法以及加工設(shè)備都提出了新的挑戰(zhàn)[2]。因此，研究大型船加工方法與相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)對(duì)大型螺旋槳工件的高效高精度制造，提高和制造水平都具有十分重要的意義。本文以大型船用螺旋槳的銑磨復(fù)合究對(duì)象，并研發(fā)相應(yīng)的軟件，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)大型船用螺旋槳高效高精度加內(nèi)外研究現(xiàn)狀大型船用螺旋槳加工的研究，世界各國(guó)都十分重視。西方國(guó)家很早便將融入了螺旋槳加工當(dāng)中，還開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)的螺旋槳加工 CAM 軟件來(lái)輔“巴統(tǒng)協(xié)定”的存在，螺旋槳在軍事工業(yè)中占有重要地位，國(guó)外對(duì)復(fù)雜加工設(shè)備、加工方法等都對(duì)國(guó)內(nèi)進(jìn)行技術(shù)封鎖，因此，我國(guó)的大型船用

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