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船用螺旋桨的曲面造型及加工仿真研究

作　者: 孙娜
导　师: 阎长罡
学　校: 大连交通大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 船用螺旋桨刀位计算路径规划仿真
分类号: U664.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

螺旋桨作为飞机、轮船等运载工具中的核心零件,是一类典型的复杂曲面零件。它的设计与制造精度直接影响着装备的性能。随着科学技术的发展,航空航天、船舶、机车等领域对螺旋桨的转速和设计制造精度的要求日益提高。目前国内对于螺旋桨的设计与制造主要是引进国外高档的专用软件和五轴数控机床。国外的螺旋桨加工专用软件一般价格比较昂贵,而且该软件为一封闭的系统,其中的核心技术无法获得。因此,开展基于商业软件的螺旋桨设计与加工技术研究具有重要意义。本文以螺旋桨为对象,主要研究了螺旋桨设计、刀具路径规划、数控加工代码生成、特殊类型五轴机床后处理等技术内容。主要工作包括：结合螺旋桨结构特点及Pro/E功能特点,提出了一种螺旋桨桨叶建模的新方法。该方法采用Pro/E软件的曲线创建、缠绕及曲面创建合并等工具,实现直观的建模,摒弃了传统繁琐的三维坐标变换,并在建模过程中对原始设计数据进行检查,及时修正数据错误,可快速得到螺旋桨桨叶的三维实体模型。最后,实例验证了新方法的有效性和可行性。分析了螺旋桨的几何结构特点、加工工艺,并在此基础上规划了叶轮的粗、精加工刀具轨迹。在粗加工方面,提出了用三轴加工代替五轴加工的方法,提升了加工效率；在精加工方面,借助UG/CAM强大功能,实现了叶片、轮毂等自由曲面的精密加工。开发了适合特殊类型五轴数控机床的后处理程序。本文的研究实现了螺旋桨的高效高精度五轴数控加工,具有较好的工程实用性；同时,对于其它复杂曲面类零件的五轴加工亦有参考价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
绪论  10-16
  0.1 课题的研究背景及意义  10-12
  0.2 螺旋桨建模与加工现状  12-15
  0.3 论文的主要工作内容  15-16
第一章螺旋桨设计方法与建模方法  16-25
  1.1 螺旋桨设计方法  16
  1.2 螺旋桨图谱设计的流程  16-17
  1.3 AU型螺旋桨设计图谱及其应用  17-22
  1.4 螺旋桨建模方法  22-24
    1.4.1 应用逆向工程技术进行螺旋桨模型三维建模  22-23
    1.4.2 结合现有软件建模  23-24
  本章小结  24-25
第二章螺旋桨数字建模基础  25-35
  2.1 螺旋桨结构  25-29
    2.1.1 螺旋桨各部分名称  25-26
    2.1.2 螺旋面及螺旋线  26-27
    2.1.3 螺旋桨的几何特性  27-29
  2.2 螺旋桨在工件坐标系中坐标的计算  29-30
  2.3 桨叶的外形轮廓和叶面积  30-31
  2.4 螺旋桨制图的内容和原理  31-34
  本章小结  34-35
第三章螺旋桨三维造型  35-50
  3.1 螺旋桨三维造型原理  35-37
    3.1.1 三维造型原理  35-37
    3.1.2 型值表坐标转换  37
  3.2 Pro/E简介及与螺旋桨相关的主要功能  37-41
    3.2.1 Pro/E简介  37-38
    3.2.2 Pro/E与螺旋桨相关的建模方法  38-39
    3.2.3 与螺旋桨相关的主要功能  39-41
  3.3 螺旋桨参数及图纸  41-45
  3.4 螺旋桨建模过程  45-49
    3.4.1 螺旋桨叶切面尺寸转换与检验  45
    3.4.2 建立基准平面、坐标系及基准轴  45-47
    3.4.3 创建各半径处曲线  47
    3.4.4 利用旋转工具创建桨毂  47
    3.4.5 将曲线形成曲面  47-48
    3.4.6 阵列曲面与实体转化  48-49
  本章小结  49-50
第四章螺旋桨的数控加工编程  50-66
  4.1 五轴数控加工工艺基础  51-54
    4.1.1 五轴数控加工刀轴控制方法和驱动方式  51-52
    4.1.2 刀位轨迹规划方法  52
    4.1.3 等参数线法走刀步长和行距的计算  52-54
  4.2 高速数控加工的对运动轨迹规划的影响  54-56
    4.2.1 高速数控加工对刀具路径的要求  54-55
    4.2.2 高速数控加工对工艺的影响  55
    4.2.3 切削参数的选择方法  55-56
  4.3 螺旋桨叶轮数控加工工艺  56-57
    4.3.1 毛坯和夹具  56-57
    4.3.2 刀具和参数的选择  57
  4.4 基于UG NX的数控加工实现  57-65
    4.4.1 UG叶轮加工模块简介  57-59
    4.4.2 数控加工基本操作  59-60
    4.4.3 螺旋浆的数控编程  60-65
  本章小结  65-66
第五章刀位文件的后置处理  66-77
  5.1 后置处理目的和数控机床特点  66-69
    5.1.1 后置处理的主要任务  66-67
    5.1.2 DMU70V数控加工中心特点及其NC代码格式  67-69
  5.2 基于UG后置处理  69-76
    5.2.1 创建后处理  70-72
    5.2.2 参数设置  72-75
    5.2.3 用户化后处理  75-76
    5.2.4 保存后处理  76
  5.3 生成NC代码  76
  本章小结  76-77
第六章结论  77-78
参考文献  78-79
攻读硕士学位期间发表的学术论文  79-80
致谢  80-81

船用螺旋桨的曲面造型及加工仿真研究

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