半开式整体叶轮的定轴插铣加工机械制造及其自动化专业论文.docxVIP

研究生优秀毕业论文 大连理工大学硕士学位论文摘 大连理工大学硕士学位论文 摘 要 透平机械作为一种能量转换的机械，广泛应用于交通、航空航天、石油化工、能源 电力等行业，在国民经济中占有重要的地位。叶轮是影响其性能的核心部件，因此做好 叶轮的设计制造对提高行业竞争力、促进国民经济发展具有重要的作用。叶轮加工所涉 及方面较多，企业和学术界都从不同方面作了大量研究，但是叶轮的粗加工阶段的加工 效率一直得不到有效提高。本文针对半开式整体叶轮，利用目前应用较少且效率较高的 插铣方法，提出了一种基于最大刀位规划区域的定轴插铣方法；为了进一步提高效率， 又提出了将流道进行分段加工，每段选用不同刀具以提高加工效率的方法。文章主要内 容有： 首先，给出了构建叶轮数字化模型的思路。介绍了构建模型的数学工具：B样条曲 线、直纹面和回转面，并对建模过程中所涉及的算法和原理进行了推导和分析。构建了 叶轮的数字化模型。 为了提高叶轮粗加工阶段的加工效率，本文采用目前研究较少的定轴插铣方法。为 了提高材料去除比率，针对叶轮定轴插铣时所切除的材料形状是一般柱体的特点，根据 去除材料体积与一般柱体投影线围成区域面积成正比的规律，提出了刀位规划区域的概 念；并建立了以刀位规划区域面积最大为优化目标的数学模型。在满足工程需要的前提 下，对模型进行了适当转化，并给出了所涉及的相关算法。利用Matlab软件求解模型 得到了刀位规划区域面积最大时的刀轴方向。 针对目前流道分段加工没有通用的算法的情况，提出以流道宽度作为分段标准；对 流道宽度做出定义，并给出了在流道轴盘和盖盘宽度相同处对流道进行分段的具体算 法：以每个分段作为加工对象，通过前述定轴插铣方法优化得到不同刀轴方向，在每个 分段选用不同的刀具进行加工；最后通过仿真实例验证了所提算法的有效性。 在uG软件上完成了对叶轮的叶片半精和精加工，轮毂精加工，清根加工。 最后本文进行了三因素四水平正交插铣试验，用极差分析法对所得数据进行了分 析，在分析结果的基础上对插铣切削用量选择提出了合理建议。 关键词：整体叶轮；定轴插铣；刀位规划区域；流道划分；正交试验 万方数据 半开式整体叶轮的定轴插铣加工Plunge 半开式整体叶轮的定轴插铣加工 Plunge Milling of the Semi-open Integral Impeller with Fixed Rotating Axis Abstract As a type of energy conversion machine，turbomachinery is widely used for many industries．such as transport industry,aerospace industry,petrochemical industry，which occupies all important place in the national economy．Impeller iS the core component of turbomachinery，SO in order to enhance industry competition ability and improve the development of national economy，it iS essential to improve the design and manufacture methods of impeller．Impeller machining involves many aspects，academy and enterprises have taken a great deal of research from different aspects，but improving the processmg efficiency at the stage of rough machining is always a difficult problem．Plunge milling with fixed rotating axis，a high．efficiency processing method，Was used in this thesis and targets integral impeller， which based on the maximum t001．path planning area．In order to further improve efficiency， the method of taken segmentation channel width as the standard is proposed，and gwes a meth