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大型舰船用螺旋桨五轴加工后置处理及干涉碰撞检测
| 论文题名： | 大型舰船用螺旋桨五轴加工后置处理及干涉碰撞检测 |
| 关键词： | 舰船螺旋桨;五轴数控加工;后置处理;OBB;干涉碰撞检测 |
| 摘要： | 螺旋桨作为舰船的核心部件，必须使用五轴数控加工技术来提高螺旋桨的加工精度和加工效率，从而提高舰船的使用性能。本文结合“大型舰艇螺旋桨用重型七轴五联动车铣复合加工机床”项目，对整体式螺旋桨五轴数控加工工艺、专用后置处理程序开发以及加工中存在的全局干涉碰撞检测进行了研究和探讨。 本文在分析国内外螺旋桨五轴数控加工技术的基础上，从车铣复合加工机床结构特点出发，针对整体式螺旋桨的数控加工开展课题研究工作，主要内容包括： 研究了整体式螺旋桨制造工艺，针对大型螺旋桨曲面的特点，规划加工刀位轨迹。首先根据在不碰撞的条件下尽量采用标准铣头加工的原则，按标准铣头和特殊铣头对螺旋桨叶面进行分区。然后根据叶片曲面几何设计要求，选择适合曲面的刀具，确定走刀步长和走刀行距。最后根据各曲面的曲率分布情况，确定刀轴控制方式，生成五轴联动加工的刀位轨迹。 根据七轴五联动车铣复合机床的具体结构，建立了机床运动学模型，在此基础上开发了专用后置处理程序，实现了刀位轨迹文件到数控加工文件的转换。在后置处理过程中，根据工艺条件选择合适的实际进给速度，对每个程序段反求出各自所需的编程进给速度，从而保证切削时实际进给速度恒定。另外，对加工过程中存在的非线性误差进行了校核。 提出了一种基于动态OBB层次树的全局干涉碰撞检测算法：首先建立螺旋桨和特殊铣刀头的OBB包围盒层次树，然后利用多刚体系统的运动学理论，获得螺旋桨和特殊铣刀头在每个加工位置处包围盒的动态坐标变换矩阵，根据分离轴理论，实现每个加工位置的全局干涉碰撞检测。通过对机床模型的适当简化、包围盒分组以及运动趋势判断，提高了全局干涉碰撞检测算法的效率。 本文研究技术通过实际的加工验证，其编程方法是行之有效的，解决了整体式大型螺旋桨零件五轴数控加工编程问题，具有很强的实用性。 |
| 作者： | 苏永春 |
| 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： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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