基于UG的复杂曲面叶轮三维造型及五轴数控加工技术研究

以典型的CAD/CAM软件UG及深窄槽道、大扭角、变根圆角的微型涡轮发动机压气机转子应用实例为背景,设计出基于UG的一套完整、系统的整体叶轮数控加工方案,包括整体叶轮的三维建模、数控加工工艺流程规划,数控加工编程等。并在MIKRONHSM400U五坐标数控机床上进行实验验证,证明该整体叶轮数控加工方案及程序的可行性。该加工件已经用于微型发动机中进行试车实验。     

整体式斜流叶轮的数控铣加工

针对整体式斜流叶轮这一典型的复杂零件．讨论了叫轮数控铣加工的问题。研究解决了叶轮的CAD／CAM、数控铣加工工艺及三坐标测量等技术难点．从而加工出合格的斜流叶轮。     

镍基高温合金闭式叶轮高效加工工艺

分析了某石化产业用镍基高温合金闭式叶轮的加工工艺过程,提出了利用多轴联动数控电火花加工机床进行加工的工艺方案,介绍了复杂成型电极的设计与加工工艺过程,给出了实现高效加工的工艺方法,同时也介绍了闭式叶轮流道磨粒流加工工艺技术。     

TR60整体涡轮叶片CAD／CAM设计及工艺研究

论述了涡喷发动机复杂整体叶轮CAD/CAM技术应用以及数控加工工艺。提出了整体叶轮CAM程序设计、加工干涉处理、刀心轨迹、计算机数控加工工艺的方法。在数控加工中心上完成了小批量生产,为涡喷发动机国产化解决了关键零件。     

国内外叶轮数控加工发展现状

综合论述了国内外叶轮数控加工技术的发展过程及现状,并对各种技术工艺进行了比较。从加工效率方面对点铣和侧铣加工两种不同的加工方法进行了分析。介绍了现阶段国内常用的叶轮加工CAD/CAM软件。根据实际工作,提出了一种新的加工方法——分片侧铣加工,并利用其提高了加工效率和加工质量。     

整体叶轮的多轴数控加工编程

研究了弹用涡轮发动机轴流式叶轮、离心式叶轮流道数控加工的自适应编程方法,其具体步骤为流道几何建模、流道刀心轨迹计算、刀轴矢量计算和刀位干涉检查。其中流道几何建模采用扫掠法生成,刀心轨迹规划采用了三角形法,刀轴矢量计算采用了自适应算法,并讨论了和相邻叶片的干涉问题。经过软件仿真,及数控机床加工验证,加工出了合格的叶轮。     

阻力涡轮质量流量计的新发展

本文叙述了最新涡轮流量计的研究和试验。这种涡轮流量计的叶轮既作速度的敏感元件又作感受动量的阻力体。同时测量流体速度和动量可得出质量流量。现在这种流量计已用于爱达荷工程实验室的流量损失试验设备中测量两相流。     

钛合金整体叶轮的高效加工

分析了钛合金整体叶轮的加工难点及多轴数控铣工艺要点,介绍了粗开槽阶段的刀位规划。比较了三种粗开槽方式的优缺点,并提出了沿流道方向逐层由上而下进行开槽的方法。通过选择合理的钛合金切削刀具的刀具角度和切削参数,从而提高了钛合金整体叶轮的加工质量和加工效率。     

不可展直纹面整体叶轮的CAD/CAM技术

针对整体叶轮的不可展直纹叶片从造型到加工都存在拟合、逼近等相关误差,分析如何改进造型理论及加工技术,减小设计和制造误差,提高产品质量。介绍了以UGII为支撑,研究五轴侧铣加工不可展直纹面整体叶轮的计算机辅助设计及制造(CAD/CAM)技术,并提出相应的解决方案。     

先进的液体火箭发动机转子输送装置的压头特性

转子输送装置是一个带径向流道的叶轮。通过它,组元在叶轮外缘被输送到燃气发生器喷嘴。燃气穿过反冲的涡轮喷嘴引起叶轮旋转。在旋转运动的惯性力场内,通过一个小直径径向通道的流动具有复杂的特性,这是很明显的。叶轮通道能实现的压力值要靠实验来确定。这里建议一种方法,用一个小直径的喷嘴,由实验来确定径向旋转闭合流道的真实压力值。这个方法建立在测量流道和喷口实际流量的基础上。获得的实验结果表明:R。数0.3～0.4对应着外缘速度300～250m/s,直径6mm,喷嘴口1mm的径向流道压头系数限制在0.4～0.45范围内。但压力恢复系数为0.8～0.85。进行的研究证实了得到的结论:径向通道的叶轮用作先进的转子式液体火箭发动机输送组件是可能的。     

提高花键加工精度的工艺研究

发动机中力及扭矩的传递全部通过渐开线花键副来实现,由于发动机工作转速高,因而要求渐开线花键副传动非常平稳。通过本工艺方法的探索,采用新的工艺加工方法,提高了涡轮泵叶轮、轴的花键加工精度,保证了涡轮泵装配性能的要求。     

复杂曲面叶轮CAD/CAM一体化系统开发

为提高复杂曲面整体叶轮数控加工的质量和效率,提出了复杂曲面叶轮CAD/CAM一体化软件系统结构,对该系统中的曲线及曲面造型、刀位轨迹生成、仿真等关键功能模块作了详细的分析。成功地开发了该系统,实际使用表明,该系统软件稳定、可靠。     

涡轮泵叶轮/转子配合间隙对稳定性的影响

涡轮泵是液体火箭发动机的动力核心部件.涡轮泵工作时叶轮等组件随转子系统高速运转,其松脱转速是影响涡轮泵转子系统动力稳定性的主要因素.而确保涡轮或叶轮内径与转轴外径之间的工艺配合尺寸设计的合理性,就能够将松脱转速控制在安全范围内.以某涡轮泵为研究对象,分析了高速运转时涡轮、叶轮过盈量大小对转子运行状态的影响规律.同时,给出了最小松脱转速下设计过盈量的大小,并在理论分析的基础上进行了试验验证.     

内锥流量计在氟化氢流量测量中的改进及应用

氟化氢具有极强的腐蚀性和氧化性,在工业生产中,其流量测量和控制一直是一个难题。论文通过多年的耐腐蚀性试验,选用对氟化氢具有优秀耐腐蚀能力和良好加工性能的蒙乃尔合金作为氟化氢流量计的材质,对内锥流量计进行了技术改进,成功地应用于氟化氢流量的实际生产测量中。这对提高和完善氟化氢流量计的制造技术意义重大。     

在数控机床上进行特殊型面加工

利用普通高速钢立铣刀加工“叶轮曲面”,由于工件齿型齿底都是一种特殊的高级曲面,造型复杂,应由特殊的计算机软件来完成。其加工工艺则由四轴以上联动数控机床来完成。同时排除了“夹刀造型”的干扰现象,是一种新颖的数控加工工艺方法。利用φ50mm球头加长立铣刀的刀尖轨迹加工发动机进气道曲面。由于型面庞大,形状复杂。首次采用了计算机辅助设计——计算机辅助制造一体化途径来实现的制造技术。加工轨迹的造型采用球刀的刀端中心运动轨迹,有异于通常球刀加工的球心轨迹造型。     

基于一种新的公差成本模型的工艺优化设计

在CAD/CAM系统中如何经济分配公差已成为产品设计的一个重要因素,因为它直接决定产品加工成本。提出了一个新的公差成本关系数学模型,并证实比其它模型具有更高的精度,把该数学模型应用于公差分配中,结合该模型同时提出一个优化加工工艺计算方法。最后采用一个航空发动机叶轮零件来验证此方法的的计算效率和精度。     

高速永磁电机转子动力学特性研究

针对电机转子中硅钢片叠压及拉杆-叶轮的特殊结构形式,借助有限元方法对硅钢片装配过程进行仿真,获得硅钢片叠压结构横向弯曲刚度随硅钢片离散数目的变化规律,通过曲线拟合外推得到实际硅钢片叠压结构横向弯曲刚度;根据叶轮与转轴对接面的大小,对叶轮进行分割。以质量和刚度等效为原则,实现了硅钢片叠压结构和拉杆-叶轮结构的简化建模,并通过转子部件及整体的自由模态试验对简化分析模型进行了验证。最后通过转子的运转试验对前两阶临界转速的仿真结果进行了验证,前两阶临界转速的仿真结果与试验误差小于3. 1%。     

高速复合叶轮离心泵多相位定常流动数值模拟

对一高速复合叶轮离心泵在设计工况进行了多相位定常流动数值模拟,分析了由于叶轮与蜗壳相对位置的变化引起的离心泵的速度场、压力场、扬程系数和效率的变化规律。计算表明,高速复合叶轮离心泵内流场非常复杂,叶轮流道在不同位置的流动情况差别较大,而扬程系数呈周期性变化。该计算为进一步提高高速复合叶轮离心泵的性能、减少水力损失提供了一定的理论依据。     

远程高压大流量减压阀的研制

研制一种远程、先导式高压大流量减压阀;介绍了该减压阀特点,建立了减压阀数学模型,利用Matlab进行该减压阀动力学仿真,研究各个参数对减压阀性能的影响.根据仿真结果,加工了一台实物产品.搭建了减压阀性能测试试验台,分析了压力、流量特性,并和仿真做了比较.结果表明:仿真和试验符合的比较好,说明仿真对减压阀的研制与分析具有指导作用.该减压阀使用方便,安全、可靠,已经用于数个试验中.     

基于UG/GRIP的叶轮轴面流道的计算机辅助设计

运用UG/GRIP技术对叶轮的轴面流道进行参数化造型及校核,获得了一种先进的叶轮轴面流道参数化设计方法,从而能够及时、直观地考察叶片的工作特性。同时可采用交互方式对叶轮设计参数进行修改,增强了叶轮计算机辅助设计系统的交互设计能力,有利于提高叶轮的设计质量。该方法不仅适用于泵的叶轮,对于涡轮及压气机的叶轮等也同样适用。