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离心叶轮多坐标数控加工刀具轨迹规划

付国卫  
【摘要】: 本文对长短叶片离心叶轮的几何造型与数控加工技术进行了系统、深入的分析与研究,主要的研究工作为叶片曲面的非均匀B样条方法造型、短叶片端部缝合、曲面求交,以及流道底面的多坐标数控加工刀具轨迹规划。主要研究内容如下: 1.采用非均匀B样条方法建立了叶片曲面的几何模型,并通过旋转叶片数据得到了流道底面的几何模型。在Matlab7.0的环境下生成了叶轮叶片和流道底面的三维造型。 2.给定数据中,叶片两侧曲面相互分离,需要光滑的连接两部分。论文首先提出了两种解决方案:弗格森曲面法和能量优化法,指出了两种方法存在的问题和各自的优缺点。最终,提出了一种新的方法,运用从整体到部分的思路,基于弗格森三次曲线法,问接但高效的得到了满足要求的过渡曲面。 3.曲面求交被广泛应用于曲面裁剪、数控加工刀位轨迹计算以及实体造型拼合等各种运算中。本文采用分割.迭代一跟踪的思路分步求出两曲面的交线。将该方法运用到叶轮流道的刀具轨迹规划中,很好的满足了要求。 4.针对长短叶片离心叶轮流道底面的加工轨迹规划,论文首先提出了改良的短叶片裁剪刀具轨迹规划方法,很好的解决了以前存在的问题;之后,又提出一种新的加工方法——分块加工流道底面法,该方法运用分块插值的思路解决了存在的岛屿避让、抬刀等问题,具有很高的计算效率和加工效率,而且,刀具轨迹的分布与离心叶轮工作时流体在流道上的流动方向相仿。 5.对提出的两种刀具轨迹规划方法进行加工实验,证明了研究理论和算法的正确性。


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