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大型舰船用螺旋桨五轴加工技术研究
| 论文题名： | 大型舰船用螺旋桨五轴加工技术研究 |
| 关键词： | 船用螺旋桨;五轴数控加工;几何特性;运动学建模 |
| 摘要： | 大型舰船用螺旋桨是舰船的核心部件，其加工质量直接影响以至决定着整机产品的性能。五轴数控加工是实现复杂曲面零件高质高效加工的重要手段，适用于提高大型舰船用螺旋桨加工质量和生产效率。结合863项目“大型舰艇螺旋桨用重型七轴五联动车铣复合加工机床”，对大型舰船用螺旋桨的数控加工工艺、五轴数控加工编程技术、多轴后置处理和数控加工仿真等进行了研究和探讨。 合理的数控加工工艺对优质高效加工具有极为重要的作用。在分析大型舰船用螺旋桨的几何特性和加工要求的基础上，依据七轴五联动车铣复合加工机床的加工特点制定了螺旋桨的数控加工工艺。按照大型舰船用螺旋桨的数控加工工艺要求，制定了叶片的加工工序。 根据大型舰船用螺旋桨的几何特性分析结果，将叶片分为重叠区和非重叠区，分别使用七轴五联动车铣复合加工机床的特殊铣头和标准铣头配置进行加工。综合考虑避免干涉碰撞和提高加工质量、效率的要求，通过空留刀具半径和干涉余量来优化叶片重叠区和非重叠区的划分。根据叶片曲面的几何设计要求和区域划分，选择合适的加工刀具和切削参数，生成了无干涉的五轴数控加工轨迹。 与标准五轴数控机床不同，七轴五联动车铣复合加工机床的结构更复杂。分别对标准铣头和特殊铣头配置的机床运动机构进行分析，利用坐标变换原理进行了两种配置的机床机构运动学建模与求解，实现了后置处理中的机床运动变换。进给速度校验是后置处理的重要任务之一，对大型舰船用螺旋桨的加工质量有重要影响。根据七轴五联动车铣复合加工机床的旋转轴最大转速、加减速能力等机床动态特性，实现了对速度的有效控制。 大型舰船用螺旋桨叶片曲面形状复杂，加工中易发生干涉碰撞等问题，后置处理后生成的数控加工程序需要进行必要的验证。基于VERICUT构建了复合加工机床的五轴数控加工仿真平台，对大型舰船用螺旋桨的叶片加工过程进行仿真验证。 最后，通过对大型舰船用螺旋桨五轴加工技术的研究，在配备华中科技大学自主研发的“七轴五联动车铣复合加工数控系统”的复合加工机床上进行了大型舰船用螺旋桨叶片的加工，加工过程平稳，没有发生过切或干涉碰撞，曲面表面质量良好。 |
| 作者： | 邹孝明 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 彭芳瑜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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