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叶轮类零件工艺决策及虚拟制造

作　者: 郝领斌
导　师: 王彪
学　校: 中北大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 叶轮 CAPP 免疫蚁群算法 VERICUT
分类号: TK406
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 6次
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内容摘要

涡轮增压发动机不仅可以提升发动机的功率和扭矩，而且可以提高燃油效率降低尾气排放。叶轮类零件做为涡轮发动机的关键部件，它质量的优劣对涡轮发动机的性能有着重要影响，但其曲面结构复杂，加工难度大，单纯依靠工艺人员难以最优的规划叶轮类零件的工艺路线。CAPP使计算机设计CAD和计算机制造CAM有效的联系为一个整体。相比传统的工艺设计，CAPP系统建立了工艺知识库，将工艺知识决策和先进的优化算法结合，加强了工艺人员的协作，有效的解决了工艺人员单独分析和处理大量信息时效率低下、容易出错的问题，大大减轻了工艺人员的劳动强度，能够显著提升制造系统的适应性。因此借助CAPP来提高工艺设计水平提高企业竞争力,逐渐成为了叶轮制造业的共识，所以越来越多的企业依靠CAPP系统建立了完整的制造资源信息和工艺设计信息。本文首先叙述了CAPP系统的构成和CAPP基本方法原理，其中包括CAPP零件知识信息的表达方法，零件特征元划分、加工元的生成，用三维软件PROE和编程软件VB6.0建立了本文叶轮制造加工所需的三维制造资源信息库。其次从叶轮毛坯的选择、叶轮加工阶段的划分、制造资源和辅具的选择、切削参数的选定、加工余量的确定、刀具轨迹规划与选定、叶轮CAM自动编程等一一做出了介绍，为之后叶轮工艺规划做好铺垫。最后研究了采用免疫蚁群算法决策优化叶轮机械加工工艺路线的过程，并且利用编程软件VB6.0、数据库软件ACCESS和数控仿真软件VERICUT,构建出了一套叶轮类产品机械加工CAPP系统。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-18
  1.1 引言  10-11
  1.2 本课题的研究意义  11-12
    1.2.1 工艺规划研究重要性  11-12
    1.2.2 叶轮类零件机械加工工艺决策的重要性  12
  1.3 国内外研究现状及发展趋势  12-16
  1.4 本文研究主要内容及创新点  16-17
    1.4.1 本文课题来源  16
    1.4.2 本文研究的主要内容  16-17
    1.4.3 本文研究的创新点  17
  1.5 本章小结  17-18
2 CAPP 知识信息表达和加工元生成  18-29
  2.1 CAPP 概述  18-20
    2.1.1 CAPP 系统的构成  19
    2.1.2 CAPP 基本方法原理  19-20
  2.2 CAPP 知识信息表达  20-22
    2.2.1 特征元的划分  20-21
    2.2.2 加工元的生成  21-22
  2.3 三维制造资源库建立  22-28
    2.3.1 制造资源库的建立  22-26
    2.3.2 PROE 建立三维制造资源模型  26-28
  2.4 本章小结  28-29
3 叶轮加工工艺分析  29-42
  3.1 叶轮的结构分析  30-31
    3.1.1 叶轮的机械加工技术要求  30-31
    3.1.2 叶轮的制造难点  31
  3.2 叶轮的机械加工工艺设计  31-33
    3.2.1 叶轮加工阶段的划分  32
    3.2.2 叶轮加工工艺基准的选择  32-33
    3.2.3 叶轮毛坯的选择  33
  3.3 叶轮加工刀具轨迹的选定  33-37
    3.3.1 NURBS 曲线和曲面的表示  34-35
    3.3.2 刀位点和刀触点计算  35-37
    3.3.3 刀具路径生成  37
  3.4 叶轮 CAM 自动编程及后置处理  37-41
  3.5 叶轮加工误差来源分析  41
  3.6 本章小结  41-42
4 基于免疫蚁群算法的工艺过程决策及优化  42-58
  4.1 蚁群优化算法概述  42-47
    4.1.1 蚁群优化算法原理  42-45
    4.1.2 蚁群算法的特点  45-46
    4.1.3 免疫蚁群算法  46-47
  4.2 工艺过程决策约束条件及其处理  47-49
  4.3 基于免疫蚁群算法的工艺过程决策及优化  49-57
    4.3.1 免疫蚁群算法的操作步骤及流程  49-55
    4.3.2 叶轮工艺优化实例  55-57
  4.4 本章小结  57-58
5 CAPP 系统与实例验证  58-70
  5.1 系统的结构功能设计  58
  5.2 实例验证  58-61
    5.2.1 CAPP 系统信息输入  58-60
    5.2.2 工艺过程决策  60-61
  5.3 叶轮零件虚拟制造验证  61-69
    5.3.1 叶轮工艺分析  61-62
    5.3.2 基于 NX8.0 的刀具轨迹生成  62-63
    5.3.3 虚拟制造仿真平台的建立  63-66
    5.3.4 叶轮在 VERICUT 平台中的虚拟制造  66-67
    5.3.5 虚拟制造结果分析与优化  67-69
  5.4 本章小结  69-70
6 成果与展望  70-71
  6.1 全文成果  70
  6.2 不足与展望  70-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果  75-76
致谢  76-77

叶轮类零件工艺决策及虚拟制造

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