核主泵叶轮多轴数控加工工艺规划与优化方法研究
《核主泵叶轮多轴数控加工工艺规划与优化方法研究》是依托上海交通大学，由罗磊担任项目负责人的面上项目。
核主泵叶轮多轴数控加工工艺规划与优化方法研究基本信息
| 中文名 | 核主泵叶轮多轴数控加工工艺规划与优化方法研究 | 项目类别 | 面上项目 |
|---|---|---|---|
| 项目负责人 | 罗磊 | 依托单位 | 上海交通大学 |
叶轮加工是实现核主泵国产制造里的难点之一。在核辐照、高温、高压、应力腐蚀的极端工况下，核泵叶轮需要安全、可靠地工作。 针对核主泵叶轮制造中加工工艺优化问题，课题组从加工参数的多目标优化方法研究入手，研究了球头刀五轴精铣削切屑厚度与变时滞参数建模方法、五轴铣削动力学建模与铣削表面动态仿真方法、基于变时滞特性的五轴精铣削动力学稳定性预报方法以及面向动力学稳定性的铣削工艺优化方法等内容。课题围绕球头刀自由曲面数控五轴铣削中颤振预报与切削表面质量控制，建立了复杂型面铣削的名义切屑厚度模型，获得了刀刃经过名义切屑前后表面的非均一时间间隔（即变时滞参数）；建立了具有非线性、变时滞特征的球头刀五轴精铣削动力学模型，实现了对切厚再生波纹效应的准确描述；提出了基于变时滞特征的铣削动力学稳定性判据，形成了自由曲面五轴铣削加工的无颤振工艺优化准则。 课题研究围绕核泵叶轮复杂曲面五轴铣削加工为对象，研究由复杂曲面生成高效、高精度刀具轨迹的方法。针对叶片五轴数控铣削加工中的刀具轨迹转向频繁的问题，提出了一种基于空间填充曲线法的双螺旋填充曲线。为了减少加工过程中的冲击，提出用圆角代替直角进行过渡的方法对双螺旋填充曲线进行优化。结合自由曲面的形成过程，提出将平面填充曲线通过与曲面参数相对应的方法映射到曲面上，进而生成加工刀具路径的思想并验证了该轨迹生成方法的可行性。课题还建立了包含直线加减速与正弦加减速的小线段速度运动模型，研究了基于多加工拐点速度控制的小线段高速前瞻控制方法。设计出一种新的高速数控加工小线段前瞻平滑控制迭代算法。 课题建立加工走刀轨迹与应力腐蚀裂纹之间的关联。研究了不同刀具轨迹与核主泵不锈钢叶轮表面裂纹关联关系的实验方法并分析了刀具轨迹对于叶轮表面裂纹生成的影响。采用有限云仿真与实验结合的方法对铣削过程中走刀轨迹对不锈钢材料工件表面完整性的影响进行分析。建立起三维热-力耦合立铣模型，得到不同铣削走刀轨迹条件下工件加工表面残余应力与塑性应变的分布。设计了相应的铣削加工实验，选定的走刀轨迹和切削参数与有限元仿真一致，并对实验加工得到的表面进行表面形貌、表面硬度和表面粗糙度的测量分析。 课题采用有限元软件建立了基于实际工况下核主泵叶轮流场模型，针对叶片所受压力分布、流线分布以及叶片表面在流场中交变应力作用下微裂纹生长扩展建模进行研究。为叶轮表面形貌与水力特性之间关系研究奠定基础。
核主泵叶轮多轴数控加工工艺规划与优化方法研究造价信息
叶轮是核主泵的核心部件，是实现主泵国产化的难点之一。在核辐照、高温、高压的极端工况下，核泵叶轮需要安全、可靠、长寿命的工作。核泵叶轮的制造不仅要采用最优的刀具路径来生成符合形状要求的叶轮曲面，还需研究通过优化加工工艺参数提高叶轮表面机械物理性能、水力特性等性能要素的方法。针对核主泵叶轮制造中加工工艺优化问题，通过理论分析、数值仿真和试验研究的方法，分析核泵叶轮的轮廓精度要求与切削力的关系，建立表面机械物理性能与抗应力腐蚀裂纹之间的关联方程，确立表面形貌对水力特性的影响因素；通过加工参数的多目标优化，减小叶轮加工中不期望的振动和响应误差，以提高叶轮的表面质量；通过计算预测加工路径中的切削力的变化并结合机床伺服参数的调整，研究由复杂曲面生成高效、高精度刀具轨迹的方法，达到提高叶轮曲面加工精度与加工效率并最终实现改善叶轮表面机械物理性能、水力特性等性能要素的目标。
核主泵叶轮多轴数控加工工艺规划与优化方法研究常见问题
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可调角度的叶轮、叶轮直径及角度的改变，可以改变装置效率，改变水泵的QH曲线特性。
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核主泵叶轮多轴数控加工工艺规划与优化方法研究文献
整体叶轮的曲面造型及五轴数控加工
华中科技大学 硕士学位论文 整体叶轮的曲面造型及五轴数控加工 姓名：顾玉娜 申请学位级别：硕士 专业：机械电子工程 指导教师：熊有伦 ;熊蔡华 20070529 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 摘 要 整体叶轮是一类典型的自由曲面零件，它的设计和制造精度直接决定了其工作效 率。由于国外的叶轮加工专用软件价格昂贵并且通用性差，令大多数厂家难以承受。所 以编制自主产权的 CAD/CAM 软件是解决叶轮精确加工的最好办法。 本课题主要研究压气机整体叶轮的 CAD/CAM 技术，目的就是实现叶轮的五轴联动 数控加工。本文主要研究方向为叶轮复杂曲面的 NURBS 造型方法和特殊结构五轴机床 的后置处理。主要内容有： 讨论了五轴联动加工原理，从几个方面分析了整体叶轮五轴联动加工的必要性。 分析了整体叶轮的结构特点，从气动性方面总结了叶轮叶片复杂曲面造型的要求， 深入研究了自由曲面
面向特征的整体叶轮五轴数控加工技术
面向特征的整体叶轮五轴数控加工技术 彭芳瑜 ,邹孝明 ,丁继东 ,李 斌 (华中科技大学 国家数控系统工程技术研究中心 ,湖北 武汉 430074) 摘要 :基于特征制定整体叶轮数控加工工艺 ,同时兼顾叶轮的工作要求和加工刚度 ,利用 U G NX3. 0 提供的 Interpolate 方式规划流道特征的开粗加工和精加工轨迹 ,Swarf 方式规划叶片特征 的侧铣加工轨迹 。经过仿真验证加工轨迹的合理性 ,最后使用配有 HNC - 22M 数控系统的五轴 加工中心 VMC - 1100成功加工了整体叶轮 。 关键词 :整体叶轮 ;五轴加工 ;加工轨迹规划 ;侧铣 ;U G NX 中图分类号 :TP391. 7 文献标识码 :A 文章编号 :1672 - 1616( 2007) 01 - 0051 - 03 叶轮是涡轮式发动机 、汽车增压器等动力机械 的核心部件 ,其加工技
《UG NX 6.0多轴数控加工实例详解》从应用和实用的角度，以大量实例精讲的形式，详细介绍了UG NX 6.0多轴数控加工的流程、方法和技巧，全书共包括12章，首先精练地介绍了UG NX 6.0多轴加工技术，包括多轴数控加工专业知识、UG数控加工基础、多轴铣削、车削和线切割加工常用技术，引导读者熟悉UG NX 6.0多轴数控加工的专业技能，为后面的实例学习打下基础。第二篇为多轴数控加工实例，细化三轴、五轴等多轴加工技术，围绕铣削、车削、线切割三方面，按照入门一提高，经典的渐进方式，结合约19个实例深入地剖析了UG NX 6.0多轴数控加工的流程、方法和经验。包括6个多轴铣削、6个多轴车削、6个线切割，以及一个多轴加工整合类实例。这些实例典型丰富，全部来自于工厂实践，技术性、代表性和实践性强。《UG NX 6.0多轴数控加工实例详解》配光盘一张，包括书中所有素材源文件和所有实例操作视频，方便读者参考使用。《UG NX 6.0多轴数控加工实例详解》适合公司、工厂、数控加工人员参考使用，同时也可作为大、中专院校相关机械专业学生的理想教材。
目 录
第1章 多轴数控加工专业知识1
1.1 数控加工基本原理1
1.2 数控铣削加工基本知识3
1.2.1 三轴数控加工原理3
1.2.2 五轴数控加工原理4
1.2.3 控制轴和加工坐标系8
1.2.4 数控铣削加工工艺制定9
1.2.5 铣削加工刀具与材料10
1.2.6 切削用量的确定12
1.3 车削数控加工基本知识13
1.3.1 车削数控加工原理13
1.3.2 数控车削加工的用途和加工对象14
1.3.3 数控车削加工工艺制定16
1.3.4 数控车削用量的选择18
1.4 数控线切割加工基本理论19
1.4.1 线切割机床的加工原理19
1.4.2 线切割加工特点与应用范围20
1.4.3 四轴数控线切割加工原理21
1.4.4 线切割加工工艺内容21
1.5 本章小结22
第2章 Mastercam X4多轴加工入门23
2.1 Mastercam X4数控加工概述23
2.1.1 Mastercam X4数控加工功能23
2.1.2 Mastercam X4用户操作界面24
2.1.3 Mastercam X4数控加工一般流程26
2.2 设置加工工件27
2.2.1 设置工件尺寸及原点27
2.2.2 设置工件材料30
2.3 设置加工刀具31
2.3.1 从刀具库选择刀具32
2.3.2 修改刀具库刀具32
2.3.3 自定义新刀具37
2.3.4 设置刀具加工参数37
2.4 加工操作管理38
2.4.1 刀具路径模拟39
2.4.2 实体切削验证41
2.4.3 后处理产生NC程序42
2.4.4 锁定加工操作44
2.4.5 关闭刀具路径显示44
2.5 本章小结44
第3章 Mastercam X4多轴铣削数控加工常用技术45
3.1 二维加工刀具路径45
3.1.1 二维加工共同参数45
3.1.2 二维加工方法47
3.2 三维曲面刀具路径64
3.2.1 曲面加工共同参数(Surface Parameters)65
3.2.2 曲面粗加工(Surface Rough)67
3.2.3 曲面精加工(Surface Finish)80
3.3 多轴加工刀具路径86
3.3.1 多轴加工共同参数86
3.3.2 多轴加工方法87
3.4 本章小结96
第4章 Mastercam X4车削数控加工常用技术97
4.1 车削加工基础知识97
4.1.1 设置加工刀具97
4.1.2 工件设置102
4.2 车削加工方法107
4.2.1 粗车加工107
4.2.2 精车加工111
4.2.3 车削螺纹加工112
4.2.4 径向车削加工114
4.2.5 端面车削119
4.2.6 截断车削119
4.2.7 钻孔加工120
4.3 本章小结121
第5章 Mastercam X4线切割数控加工常用技术123
5.1 线切割加工共同参数123
5.1.1 线切割轨迹类型123
5.1.2 电极丝和电源设置124
5.1.3 冲洗中127
5.2 线切割加工方法127
5.2.1 外形线切割加工127
5.2.2 四轴线切割加工141
5.3 本章小结142
第6章 Mastercam X4二维铣削加工案例143
6.1 入门实例--心形零件铣削数控加工143
6.1.1 实例描述143
6.1.2 加工方法分析143
6.1.3 加工流程与所用知识点144
6.1.4 具体的加工操作过程145
6.1.5 实例小结159
6.2 提高实例--槽轮铣削数控加工160
6.2.1 实例描述160
6.2.2 加工方法分析160
6.2.3 加工流程与所用知识点160
6.2.4 具体的加工操作过程162
6.2.5 实例小结179
6.3 经典实例--定位花盘铣削数控加工179
6.3.1 实例描述179
6.3.2 加工方法分析179
6.3.3 加工流程与所用知识点179
6.3.4 具体的加工操作过程181
6.3.5 实例小结206
第7章 Mastercam X4三维铣削加工案例207
7.1 入门实例--肥皂盒曲面数控加工207
7.1.1 实例描述207
7.1.2 加工方法分析207
7.1.3 加工流程与所用知识点208
7.1.4 具体步骤209
7.1.5 实例小结222
7.2 提高实例--眼镜盒曲面数控加工222
7.2.1 实例描述222
7.2.2 加工方法分析222
7.2.3 加工流程与所用知识点223
7.2.4 具体步骤224
7.2.5 实例小结242
7.3 经典实例--电吹风凹模数控加工243
7.3.1 实例描述243
7.3.2 加工方法分析243
7.3.3 加工流程与所用知识点243
7.3.4 具体步骤245
7.3.5 实例小结262
第8章 Mastercam X4五轴铣削加工案例263
8.1 入门实例--球面五轴数控加工263
8.1.1 实例描述263
8.1.2 加工方法分析263
8.1.3 加工流程与所用知识点264
8.1.4 具体步骤265
8.1.5 实例小结279
8.2 提高实例--手机凸模五轴数控加工279
8.2.1 实例描述279
8.2.2 加工方法分析279
8.2.3 加工流程与所用知识点279
8.2.4 具体步骤281
8.2.5 实例小结291
8.3 经典实例--鼠标曲面高级五轴数控加工291
8.3.1 实例描述291
8.3.2 加工方法分析291
8.3.3 加工流程与所用知识点292
8.3.4 具体步骤293
8.3.5 实例小结303
第9章 Mastercam X4车削加工案例305
9.1 入门实例--螺纹轴车削数控加工305
9.1.1 实例描述305
9.1.2 加工方法分析305
9.1.3 加工流程与所用知识点306
9.1.4 具体的加工操作过程308
9.1.5 实例小结335
9.2 提高实例--套筒车削数控加工336
9.2.1 实例描述336
9.2.2 加工方法分析336
9.2.3 加工流程与所用知识点336
9.2.4 具体的加工操作过程338
9.2.5 实例小结355
9.3 经典实例--铣床定位套车削数控加工356
9.3.1 实例描述356
9.3.2 加工方法分析356
9.3.3 加工流程与所用知识点356
9.3.4 具体的加工操作过程358
9.3.5 实例小结380
第10章 Mastercam X4车铣复合加工案例381
10.1 入门实例--数字标牌车铣复合加工381
10.1.1 实例描述381
10.1.2 加工方法分析381
10.1.3 加工流程与所用知识点382
10.1.4 具体的加工操作过程383
10.1.5 实例小结398
10.2 提高实例--定位轴车铣复合加工398
10.2.1 实例描述398
10.2.2 加工方法分析398
10.2.3 加工流程与所用知识点398
10.2.4 具体的加工操作过程400
10.2.5 实例小结412
10.3 经典实例--六角头螺母车铣复合加工413
10.3.1 实例描述413
10.3.2 加工方法分析413
10.3.3 加工流程与所用知识点413
10.3.4 具体的加工操作过程415
10.3.5 实例小结439
第11章 Mastercam X4 二轴线切割加工案例441
11.1 入门实例--月牙零件线切割加工441
11.1.1 实例描述441
11.1.2 加工方法分析441
11.1.3 加工流程与所用知识点442
11.1.4 具体的加工操作过程443
11.1.5 实例小结450
11.2 提高实例--数字板线切割加工450
11.2.1 实例描述450
11.2.2 加工方法分析451
11.2.3 加工流程与所用知识点451
11.2.4 具体的加工操作过程452
11.2.5 实例小结461
11.3 经典实例--奥运五环线切割加工461
11.3.1 实例描述461
11.3.2 加工方法分析461
11.3.3 加工流程与所用知识点461
11.3.4 具体的加工操作过程462
11.3.5 实例小结478
第12章 Mastercam X4 四轴线切割加工案例479
12.1 入门实例--天方地圆线切割数控加工479
12.1.1 实例描述479
12.1.2 加工方法分析479
12.1.3 加工流程与所用知识点480
12.1.4 具体的加工操作过程481
12.1.5 实例小结488
12.2 提高实例--螺旋柱线切割数控加工489
12.2.1 实例描述489
12.2.2 加工方法分析489
12.2.3 加工流程与所用知识点489
12.2.4 具体的加工操作过程490
12.2.5 实例小结498
12.3 经典实例--锥套线切割数控加工498
12.3.1 实例描述498
12.3.2 加工方法分析498
12.3.3 加工流程与所用知识点498
12.3.4 具体的加工操作过程499
12.3.5 实例小结506
第13章 Mastercam X4数控多轴雕刻加工实例--异形管道数控加工507
13.1 实例描述507
13.2 加工方法分析507
13.3 加工流程与所用知识点508
13.4 具体步骤509
13.4.1 启动Mastercam X4，打开文件509
13.4.2 选择加工系统509
13.4.3 沿面五轴加工上表面510
13.4.4 沿面五轴加工下表面514
13.4.5 后处理518
13.5 实例小结519
第1章 多轴数控加工专业知识
1.1 数控加工基本原理
1.2 数控铣削加工基本知识
1.2.1 三轴数控加工原理
1.2.2 五轴数控加工原理
1.2.3 控制轴和加工坐标系
1.2.4 数控铣削加工工艺制定
1.2.5 铣削加工刀具与材料
1.2.6 切削用量的确定
1.3 车削数控加工基本知识
1.3.1 车削数控加工原理
1.3.2 数控车削加工的用途和加工对象
1.3.3 数控车削加工工艺制定
1.3.4 数控车削用量的选择
1.4 数控线切割加工基本理论
1.4.1 线切割机床的加工原理
1.4.2 线切割加工特点与应用范围
1.4.3 四轴数控线切割加上原理
1.4.4 线切割加工工艺内容
1.5 本章 小结
第2章 UG NX 6.0多轴加工入门
2.1 UG NX 6.0数控加工概述
2.1.1 UG NX 6.0数控加工功能
2.1.2 UG NX 6.0数控加上应用范围
2.2 UG NX 6.0数控加工操作界面介绍
2.2.1 进入UG NX 6.0加工模块
2.2.2 UG NX 6.0用户操作界面
2.2.3 加工参数预设置
2.2.4 模板、模板文件和模板集
2.3 操作导航器
2.3.1 操作导航器的视图
2.3.2 操作导航器的快捷菜单
2.3.3 父级组、操作和继承性
2.4 UG NX 6.0数控加工的一般流程
2.5 本章 小结
第3章 UG NX 6.0数控加工基础
3.1 UG NX 6.0数控加工父级组
3.1.1 创建程序组
3.1.2 创建刀具组
3.1.3 创建几何组
3.1.4 创建方法组
3.2 创建操作
3.2.1 操作的概念
3.2.1 操作创建方法
3.3 管理刀具路径
3.3.1 刀具路径生成
3.3.2 刀具路径验证
3.3.3 刀具路径后置处理
3.4 本章 小结
第4章 UG NX 6.0多轴数控加工常用技术
4.1 铣削加工
4.1.1 铣削加工基础
4.1.2 铣削加工几何
4.1.3 铣削加工参数
4.1.4 三轴铣削加工
4.1.5 多轴铣削加工
4.2 车削加工
4.2.1 车削加工基础
4.2.2 车削加工几何
4.2.3 车削加工参数
4.2.4 车削多轴加工方法
4.3 线切割加工
4.3.1 线切割加工基础
4.3.2 线切割加工几何
4.3.3 线切割加工参数
4.3.4 线切割多轴加工方法
4.4 本章 小结
第5章 UG NX 6.0集成仿真和校验(IS&V)
5.1 集成仿真和校验(IS&V)概述
5.2 设置集成仿真和校验(IS&V)
5.3 建立机床运动学模型
5.3.1 使用机床导航器
5.3.2 定义机床运动学模型
5.3.3 添加机床运动模型
5.3.4 装载机床
5.4 使用仿真控制面板
5.4.1 "仿真控制面板"对话框
5.4.2 配置仿真选项
5.5 本章 小结
8.1.3 加工流程与所用知识点
8.1.4 具体操作步骤
8.1.5 实例小结
8.2 提高实例--螺纹轴车削加工
8.2.1 实例描述
8.2.2 加工方法分析
8.2.3 加工流程与所用知识点
8.2.4 具体操作步骤
8.2.5 实例小结
8.3 典型实例--定位套车削加工
8.3.1 实例描述
8.3.2 加工方法分析
8.3.3 加工流程与所用知识点
8.3.4 具体操作步骤
8.3.5 实例小结
第9章 UG NX 6.0车铣复合加工案例
9.1 入门实例--扁柱车铣复合加工
9.1.1 实例描述
9.1.2 加工方法分析
9.1.3 加工流程与所用知识点
9.1.4 具体操作步骤
9.1.5 实例小结
9.2 提高实例--键槽轴车铣复合加工
9.2.1 实例描述
9.2.2 加工方法分析
9.2.3 加工流程与所用知识点
9.2.4 具体操作步骤
9.2.5 实例小结
9.3 典型实例--定位销轴复合加工
9.3.1 实例描述
9.3.2 加工方法分析
9.3.3 加工流程与所用知识点
9.3.4 具体操作步骤
9.3.5 实例小结
第10章 UG NX 6.02轴线切割加工案例
10.1 入门实例--吊钩线切割加工
10.1.1 实例描述
10.1.2 加工方法分析
10.1.3 加工流程与所用知识点
10.1.4 具体操作步骤
10.1.5 买例小结
10.2 提高实例--连杆线切割加工
……
第11章 UG NX 6.04轴线切割加工案例
第12章 UG NX 6.0多轴加工整合实例--玩具手柄数控加工(铣削)
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