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1、整體葉輪五軸側(cè)銑的刀具路徑計(jì)算方法研究嚴(yán)濤2015年12月中圖分類(lèi)號(hào)：TH162+.1UDC分類(lèi)號(hào)：621整體葉輪五軸側(cè)銑的刀具路徑計(jì)算方法研究作者姓名嚴(yán)濤學(xué)院名稱(chēng)機(jī)械與車(chē)輛學(xué)院指導(dǎo)教師王西彬教授答辯委員會(huì)主席劉佳教授申請(qǐng)學(xué)位工學(xué)碩士學(xué)科專(zhuān)業(yè)機(jī)械工程學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)論文答辯日期2015年12月ResearchofToolPathCalculationMethodofFive-axisFlankMillingforIntegralImpellerCandidateName:YanTaoSchoolorDepartment:SchoolofMechanicalEngineeri
2、ngFacultyMentor:Prof.WangXibinChair,ThesisCommittee:Prof.LiuJiaDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:MechanicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:December,2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標(biāo)注和致謝的地方外，學(xué)位論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得北京理
3、工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)所使用過(guò)的材料。與我一同工作的合作者對(duì)此研究工作所做的任何貢獻(xiàn)均已在學(xué)位論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要整體葉輪是航空航天、船舶發(fā)動(dòng)機(jī)等各類(lèi)透平機(jī)械的關(guān)鍵部件，隨著航天和海洋事業(yè)的發(fā)展，對(duì)葉輪的性能提出了更高的要求，隨之而來(lái)的是整體葉輪的形狀更加復(fù)雜，其加工要求也越來(lái)越高。五軸側(cè)銑加工是工業(yè)中復(fù)雜高性能零件高效加工的重要手段，能夠加工連續(xù)、平滑、復(fù)雜的整體葉輪的葉片曲面。由于整體葉輪的葉片一般為非可展直紋面，非可展直紋面?zhèn)茹娂庸み^(guò)程中存在原理性誤差，同時(shí)要保證刀具路徑的平滑性，刀具路徑規(guī)劃的復(fù)雜度進(jìn)
4、一步提高。因此，整體葉輪的五軸側(cè)銑加工中，對(duì)刀具路徑規(guī)劃的研究具有重要的實(shí)際意義。本文從理論上分析了非可展直紋面?zhèn)茹娂庸さ膸缀螌W(xué)原理，基于微分幾何中的等距映射的性質(zhì)，對(duì)非可展直紋面五軸側(cè)銑加工的刀具路徑規(guī)劃進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下：1.應(yīng)用微分幾何曲線(xiàn)論和曲面論，討論了曲面之間關(guān)系與曲面自身特性的聯(lián)系，針對(duì)曲面之間的相互接觸，研究了曲面?zhèn)茹姷膸缀卧砑暗遁S矢量運(yùn)動(dòng)學(xué)并將其應(yīng)用于刀具包絡(luò)曲面運(yùn)動(dòng)學(xué)模型中。2.從刀具曲面與待加工曲面的接觸特性出發(fā)，建立回轉(zhuǎn)刀具加工曲面的局部幾何模型，分析非可展直紋面?zhèn)茹娂庸さ脑硇哉`差；對(duì)葉片曲面及加工中其他重要曲面進(jìn)行分析并對(duì)葉片進(jìn)行NURBS表示；
5、規(guī)劃銑削工藝，主要包括加工階段的劃分和加工刀具的選擇。3．對(duì)葉片五軸側(cè)銑過(guò)程進(jìn)行刀具路徑規(guī)劃，提出基于曲率變化的走刀步長(zhǎng)計(jì)算方法；針對(duì)圓柱銑刀，根據(jù)微分幾何等距映射下的極差不變性，構(gòu)建出設(shè)計(jì)曲面的等距面，以此為基準(zhǔn)確定刀位，將刀具包絡(luò)面與設(shè)計(jì)曲面的誤差轉(zhuǎn)化到刀軸軌跡面和等距面的極差上，通過(guò)控制曲面之間的極差來(lái)達(dá)到減小加工誤差確定最終刀位的目的；針對(duì)圓錐銑刀，提出基于特征線(xiàn)偏置的刀位計(jì)算方法，以新的偏置面為基準(zhǔn)對(duì)刀軸軌跡面進(jìn)行優(yōu)化。4.分析多種加工方法引起的誤差，通過(guò)實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證本文所提算法的優(yōu)越性，其后通過(guò)加工仿真驗(yàn)證其可行性，并評(píng)判其軌跡光順性。表明文中所建立的模型能減小加工誤差
6、，且能在一定程度上提高加工效率，具有實(shí)際的借鑒意義。關(guān)鍵詞：整體葉輪；五軸側(cè)銑加工；運(yùn)動(dòng)學(xué)；等距映射；刀具路徑規(guī)劃I北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractIntegralimpelleristhekeycomponentofallkindsofturbinemachinerysuchasaerospaceengineandmarineengine,withtheimprovementofrequirementsofengineperformance,theshapeoftheintegralimpellerbecomesmoreandmorecomplexanditsproces
7、singisbecomingmoreandmoredemanding.Five-axisflankmillingmachiningisanimportantmeansofefficientprocessingthecomplexhighperformancepartsinindustry,itcanbeusedtomachinethecontinuous,smoothandcomplexsurface.Duetotheexistofprincipleerrorwhen
