扇葉葉片參數(shù)化設(shè)計與數(shù)控編程【葉輪】【說明書+CAD+UG+仿真】
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開題報告
題 目: 扇葉葉片參數(shù)化設(shè)計
與數(shù)控編程
院 (系):
專 業(yè):
學(xué)生姓名:
學(xué) 號:
指導(dǎo)教師單位:
姓 名:
職 稱:
題目類型:¨理論研究 ¨實驗研究 ¨工程設(shè)計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā) ¨應(yīng)用研究
2014年2月14日
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畢業(yè)設(shè)計(論 文)開題報告
1.本課題的目的及研究意義
整體扇葉類零件是一類具有代表性且造型比較典型的通道類復(fù)雜零件,它在能源動力、航空航天、石油化工、冶金等行業(yè)中均有廣泛應(yīng)用,如航空發(fā)動機上的整體葉輪、坦克發(fā)動機增壓器葉輪、水泵及壓縮機葉輪等。這類零件的設(shè)計涉及到空氣動力學(xué)、流體力學(xué)等多個學(xué)科,曲面加工手段、加工精度和加工表面質(zhì)量對其性能參數(shù)都有很大影響。傳統(tǒng)的扇葉生產(chǎn)一般采用鑄造成型后修光的方法,但是隨著設(shè)計理論的發(fā)展,扇葉類零件工作面形狀日趨復(fù)雜,模具制造的難度比較大,工藝過程復(fù)雜,制造成本高,葉片精度難以保證,而且葉片的表面光潔度差,容易造成應(yīng)力集中,產(chǎn)生氣蝕,扇葉的動平衡性能差。整體扇葉由于特殊的用途通常選用彈性模量較大、機械性能較好的合金材料,材料的加工性能特殊。扇葉葉片薄,但懸壁長度相對較長,同時由于復(fù)雜的空間幾何形狀,其加工需使用細(xì)長刀具和多軸聯(lián)動機床。所以,扇葉從產(chǎn)品設(shè)計、加工制造到維修長期以來一直是困擾廣大科技人員的技術(shù)難題,扇葉的加工技術(shù)一直受到國外的嚴(yán)密封鎖。
傳統(tǒng)的經(jīng)驗方設(shè)計法可概述如下:軸流風(fēng)扇扇葉主要采用經(jīng)驗公式推導(dǎo)進行CAD/ CAM設(shè)計,然后利用CNC多軸機床加工,銑削出外形進行風(fēng)洞實測。
五軸數(shù)控技術(shù)是數(shù)控技術(shù)中難度最大、應(yīng)用范圍最廣的技術(shù)。在復(fù)雜曲面的高效、精密、自動化加工方面,五軸聯(lián)動加工更是具有三軸加工所不能比擬的的優(yōu)勢。主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
1)五軸加工可有效地避免刀具千涉,加工三軸機床難以加工的復(fù)雜零件;
2)對于直紋面的加工,五軸加工可以采用側(cè)銑的方式一刀成型,加工質(zhì)量和加工效率高;
3)五軸加工可以實現(xiàn)一次裝夾、多面多工序加工,容易保證產(chǎn)品精度;
4)五軸加工中刀具相對于工件具有良好的切削狀態(tài);
5)對于加工空間受到限制的通道加工和組合曲面過渡區(qū)域加工,五軸加工可以選用較大尺寸刀具避開干涉進行加工,刀具剛性好。
因此,五軸加工技術(shù)一直是數(shù)控加工領(lǐng)域內(nèi)國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點之一。并且,也一直受到西方國家對我國的技術(shù)封鎖。因為許多先進武器裝備的制造,如飛機、導(dǎo)彈、坦克等的關(guān)鍵零件,都離不開高性能數(shù)控機床的加工。五軸編程技術(shù)是五軸加工技術(shù)的關(guān)鍵問題之一。在此對數(shù)控編程技術(shù)的各方面內(nèi)容做一簡單概述。
2.本課題的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
早在七十年代初我國的幾家大型企業(yè)就開始將數(shù)控機床用于整體扇葉和葉輪的加工上。目前,我國已有越來越多的廠家開始采用鍛造毛坯后多坐標(biāo)NC加工成型的方法加工扇葉和葉輪,尤其是國防工業(yè)中所用的關(guān)鍵扇葉,如火箭發(fā)動機的轉(zhuǎn)子、風(fēng)扇,飛機發(fā)動機的渦輪等。目前都已采用多坐標(biāo)數(shù)控機床加工。國內(nèi)所用的機床大多是引進的具有國際先進水平的四、五軸聯(lián)動數(shù)控機床。目前國內(nèi)外葉輪數(shù)控方法大致分為兩大類點銑法和側(cè)銑法。尤其對直紋葉片曲面的扇葉,在國外已廣泛采用側(cè)銑法進行加工,加工效率及精度都較高,已較成熟。
在編程方面,扇葉五坐標(biāo)加工專用軟件主要有美國NREC公司的MAX一5,MAX一AB葉輪加工專用軟件,瑞士Starrag數(shù)控機床所帶的葉輪加工模塊,還有HyPerMin等專用的扇葉加工軟件。此外,一些通用的軟件如:UG、以TIA、PRO/E等也可用于葉輪的加工。目前,國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)葉輪的廠家,多采用國外引進的以D/CAM軟件,如EUCL工D、IDEAS、UG等。利用這些軟件,在輸入扇葉有關(guān)參數(shù)時,可以產(chǎn)生要加工的扇葉的數(shù)控加工程序。總體上我國扇葉加工領(lǐng)域的研究與應(yīng)用同發(fā)達國家相比還有很大差距,很多企業(yè)的軟、硬件都依靠進口,但國外這類軟件價格昂貴,國內(nèi)大多數(shù)廠家難以承受,同時這類軟件一般采用封裝技術(shù),難以取得其核心技術(shù),一旦產(chǎn)品型號改變,則很難編制相應(yīng)數(shù)控程序。
而在國內(nèi)此方法尚在探索階段,應(yīng)當(dāng)成為工藝人員的研究方向。與此相應(yīng),國外用于扇葉的數(shù)控加工軟件已較為成熟,但對于國內(nèi)大多數(shù)廠家來說價格難以承受;而國內(nèi)的數(shù)控加工軟件功能及穩(wěn)定性尚需進一步提高。相信在不久的將來國內(nèi)外葉輪加工廠家必將以高效、高質(zhì)的側(cè)銑工藝代替效率及質(zhì)量都很低下的點銑加工,我國的扇葉生產(chǎn)也將跨上一個新的臺階。
實踐證明,UGnx為用戶提供了從定位5軸到多軸聯(lián)動的全方位加工功能,結(jié)合2.5軸至3軸銑削/鉆孔功能,5軸加工為用戶提供仿真和在加工方向上編輯刀具的位移功能。5軸聯(lián)動銑削包括粗加工、控制前傾角、側(cè)傾角的精加工、側(cè)刃銑削以及刀長較短時的自動傾斜功能。5軸銑削能夠有效提高加工效率,延長刀具的使用壽命,并可以產(chǎn)生高精度的曲面。
3.本課題的研究內(nèi)容
1、課題主要內(nèi)容
(1)運用UGNX建立扇葉的三維模型。
(2)扇葉零件加工工藝編程;
(3)CAM刀路設(shè)計及優(yōu)化;
(4)扇葉在機床上數(shù)控銑削加工的NC編程、G代碼后置處理;
(5)扇葉零件用VERICUT模擬加工;
(6)在機床加工零件。
2、課題主要要求
(1)扇葉零件的3D設(shè)計;
(2)加工工藝分析及工藝規(guī)程的編制;
(3)CAM刀路設(shè)計及優(yōu)化;
(4)扇葉在機床(上數(shù)控銑削加工的,NC編程、G代碼后置處理及刀路仿真,并進行加工驗證;
(5)撰寫文獻綜述、開題報告;
(6)撰寫設(shè)計說明書一份;
4.本課題的實行方案、進度及預(yù)期效果
(1) 查閱資料、撰寫文獻綜述、撰寫開題報告(2.5周);
(2) 畢業(yè)調(diào)研及撰寫畢業(yè)調(diào)研報告(1.5周);
(3) 畢業(yè)設(shè)計(9周),其中:總體方案(1周),扇葉的三維造型(1周),加工工藝分析及工藝規(guī)程的編制(2.5周),CAM刀路設(shè)計及優(yōu)化(1.5周),NC編程,G代碼后置處理及刀路仿真,加工驗證(3周);
(4) 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書并將初稿交導(dǎo)師評閱(1.5周);
(5) 指導(dǎo)老師評閱、學(xué)生修改及打印說明書(0.5周);
(6) 評閱老師評閱設(shè)計說明書、學(xué)生準(zhǔn)備答辯(0.5周);
(7) 畢業(yè)答辯(0.5周)。
5、已查閱參考文獻:(10篇以上中文,至少1篇英文)
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畢業(yè)設(shè)計(論 文)開題報告
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師:
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開題小組意見
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