數(shù)控畢業(yè)論文基于ug的復(fù)雜曲面葉輪三維造型及五軸數(shù)控加工技術(shù)研究cam(已修改)
2024-11-14 09:12 本頁(yè)面
【正文】 基于 UG 的復(fù)雜曲面葉輪三維造型及五軸數(shù)控加工 技術(shù)研究 CAM CAM, 曲面 , 數(shù)控 , 葉輪 , 三維造型 以典型的 CAD/CAM 軟件 UG 及深窄槽道、大扭角、變根圓角的微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)用實(shí)例為背景，設(shè)計(jì)出基于 UG 的一套完整、系統(tǒng)的整體葉輪數(shù)控加工方案，包括整體葉輪的三維建模、數(shù)控加工工藝流程規(guī)劃，數(shù)控加工編程等。并在 MIKRONH5M40QU 五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明該整體葉輪數(shù)控加工方案及程序的可行性。該加工件已經(jīng)用于微型發(fā)動(dòng)機(jī)中進(jìn)行試車(chē)實(shí)驗(yàn)。 1. 引言 整體葉輪特點(diǎn)是 :結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)量種類(lèi)繁多、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響大、設(shè)計(jì)研制周期長(zhǎng)、制造工作量大。目前，較重要用途的葉輪都是由非可展直紋面和自由曲面構(gòu)成的，葉輪葉片的型面非常復(fù)雜，使得葉片實(shí)體造型較一般的實(shí)體造型更為復(fù)雜多變。從整體葉輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也可以看出 :加工整體葉輪時(shí)加工軌跡規(guī)劃的約束條件比較多，相鄰葉片空間較小，加工時(shí)極易產(chǎn)生碰撞干涉，自動(dòng)生成無(wú)干涉刀位軌跡較困難。 目前國(guó)外一般應(yīng)用整體葉輪的五坐標(biāo)加工專(zhuān)用軟件，主要有美國(guó) NREC 公司的 MAX5, MAXAB 葉輪加工專(zhuān)用軟件，瑞士 Starrag數(shù)控機(jī)床所帶的整體葉輪加工模塊，還有 Hypermill 等也可用于整體葉輪加工。口前，國(guó)內(nèi)只有少數(shù)幾家企業(yè)可以加工整體葉輪，而且工藝水平距國(guó)際先進(jìn)水平尚有差距?？傮w上，我國(guó)葉輪加工領(lǐng)域的研究與應(yīng)用同發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大差距，在窄槽道、小輪毅比 等高性能葉輪制造技術(shù)方面尚未過(guò)關(guān)。 2 整體葉輪的 CAD/CAM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 整體銑削葉輪加工是指毛坯采用鍛壓件，然后車(chē)削成為葉輪回轉(zhuǎn)體的基本形狀，在五軸數(shù)控加工中心上使輪毅與葉片在一個(gè)毛坯上一次加工完成，它可以滿(mǎn)足壓氣機(jī)葉輪產(chǎn)品強(qiáng)度要求，曲面誤差小，動(dòng)平衡時(shí)去質(zhì)量較少，因此是較理想的加工方法。五軸數(shù)控加工技術(shù)的成熟使這種原來(lái)需要手工制造的零件，可以通過(guò)整體加工制造出來(lái)。采用數(shù)控加工方法加工整體葉輪的 CADICAM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 1. 3 微型壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工難點(diǎn) 國(guó)內(nèi)大多數(shù)整體葉輪都是根據(jù)國(guó)外葉輪縮比仿制的，而本文研究的葉輪是北航能源與動(dòng)力工程學(xué)院自主開(kāi)發(fā)的微型航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子。壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子出口直徑為 81mm，有 8 片一級(jí)葉片， 8 片二級(jí)葉片，出口葉片高度 3mm，葉輪進(jìn)口直徑 ,進(jìn)口葉片高度，葉片厚度最薄處 ，相鄰葉片間最小間距為 ，如圖 2. 為了使氣動(dòng)性設(shè)計(jì)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子采用了大扭角、根部變圓角等結(jié)構(gòu)，給加下提出了很高的要求。轉(zhuǎn)子加工難度如下 : 上同等直徑 81 mm 的整體葉輪通常有 12片葉片或 14 片葉片，而此轉(zhuǎn)子有 16 片葉片，而且它的二級(jí)葉片也較長(zhǎng)，這些都使加工槽道進(jìn)一步變窄，加工難度進(jìn)一步增加 。 情況下，剛性差，容易斷，控制切削深度也是關(guān)鍵 。 c 此葉輪曲面為自由曲面、流道窄、葉片扭曲嚴(yán)重，并且有后仰的趨勢(shì)，加工時(shí)極易產(chǎn)生干涉，加工難度高。有時(shí)為了避免干涉，有的曲面耍分段加工，
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