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这篇不知道合你不 雕塑曲面体混流式叶片的多轴联动数控加工编程技术 摘要：转轮叶片是水轮机能量转换的关键部件，也是最难加工的零件，目前多轴联动数控加工是解决该类大型雕塑曲面零件最有效的加工方法。多轴联动数控加工编程则是实现其高精度和高效率加工的最重要环节。本文介绍混流式水轮机叶片五轴联动数控加工大型雕塑曲面编程中涉及到转轮叶片三维造型、刀位轨迹计算、切削仿真、机床运动碰撞仿真、后置变换等关键技术。通过对这些技术的链接和研究，开发实现了大型叶片的多轴联动加工。 关键词：数控编程 引言 水轮机是水力发电的原动机，水轮机转轮叶片的制造，转轮的优劣，对水电站机组的安全、可靠性、经济性运行有着巨大的影响。水轮机转轮叶片是非常复杂的雕塑面体。在大中型机组制造工艺上，长期以来采用的“砂型铸造—— —砂轮铲磨——立体样板检测 —的制造工艺，不能有效地保证叶片型面的准确性和制造质量。目前采用五轴联动数控加工技术是当今机械加工中的尖端高技术。大型复杂曲面零件的数控加工编程则是实现其数字化制造的最重要的技术基础，其数控编程技术是一个数字化仿真评价及优化过程。其 关键技术包括：复杂形状零件的三维造型及定位，五 轴联动刀位轨迹规划和计算，加工雕塑曲面体的刀轴 控制技术，切削仿真及干涉检验，以及后处理技术等。 大型复杂曲面的多轴联动数控编程技术使雕塑曲面体 转轮叶片的多轴数控加工成为可能，这将大大推动我 国水轮机行业的发展和进步，为我国水电设备制造业 向着先进制造技术发展奠定基础。 " 大型混流式水轮机叶片的多轴数控加工编程过程大型复杂曲面零件的五轴联动数控编程比普通零件编程要复杂得多，针对混流式叶片体积大并且型面曲率变化大的特点，通过分析加工要求进行工艺设计，确定加工方案，选择合适的机床、刀具、夹具，确定合理的走刀路线及切削用量等；建立叶片的几何模型、计算加工过程中的刀具相对于叶片的运动轨迹，然后进行叶片的切削仿真以及机床的运动仿真，反复修改加工参数、刀具参数和刀轴控制方案，直到仿真结果确无干涉碰撞发生，则按照机床数控系统可接受的程序格式进行后处理，生成叶片加工程序。其具体编程过程如图-所示。 图-大型混流式叶片的五轴联动数控加工编程流程!"! 混流式水轮机叶片的三维几何建模 混流式叶片这一复杂雕塑曲面体由正面、背面、与上冠相接的带状回转面、与下环相接的带状回转面、 大， 可编写一个.*/0程序读入这些三维坐标点，然后采用双三次多补片曲面片通过自由形式特征的通过曲线的方法进行曲面造型，如图1所示。叶片的毛坯形状可从设计数据点进行偏置计算处理，或者从三维测量得到的点云集方式确定对叶片的各个曲面分别进行"234$曲面造型，并缝合成实体。 !"# 叶片加工工艺规划 加工方案和加工参数的选择决定着数控加工的效率和质量。我们根据要加工叶片的结构和特点可选择大型龙门移动式五坐标数控铣镗床，根据三点定位原理经大量的研究分析，决定在加工背面是采用通用的带球形的可调支撑，配以叶片焊接的定位销对叶片定位，在叶片上焊接必要的工艺块，采用一些通用的拉紧装置来装夹。加工正面时，采用在加工背面时配合铣出的和背面型面完全一致的胎具，将叶片背面放入胎具，利用焊接的工艺块进行调整找正，仍然采用通用的拉压装置进行装夹。由于叶片由多张曲面组合而 成，为了解决加工过程中的碰撞问题，我们采用沿流线 走刀，对于叶片的正背面进行分区域加工，根据曲面各 处曲率的不同采用不同直径的刀具、不同的刀轴控制方 式来加工。对每个面一般分多次粗铣和一次精铣。在机 床与工件和夹具不碰撞和不干涉情况下，尽量采用大直 径曲面面铣刀，以提高加工效率。叶片正背面我们选用 刀具直径!-56曲面面铣刀粗铣、!-16曲面面铣刀精铣， 叶片头部曲面采用!76的曲面面铣刀加工，出水边采用!76螺旋玉米立铣刀五轴联动侧铣。根据后续仿真情况 反复做刀位编辑，以寻求合理的加工方案。在满足加工 要求、机床正常运行和一定的刀具寿命的前提下尽可能 的提高加工效率。 !"$叶片五轴联动加工刀位轨迹的生成 针对大型混流式叶片各曲面的特点，进行合理的刀 位轨迹规划和计算，是使所生成的刀位轨迹无干涉、无 碰撞、稳定性好、编程效率高的关键。由于五轴加工的 刀具位置和刀具轴线方向是变化的，因此五轴加工的是 由工件坐标系中的刀位点位置矢量和刀具轴线方向矢量 组成，刀轴可通过前倾角和倾斜角来控制，于是我们可 根据曲面在切削点处的局部坐标计算出刀位矢量和刀轴 矢量。从加工效率、 表面质量和切削工 艺性能来看，选择 沿叶片造型的参数 线作为铣削加工的 方向分多次粗铣和 一次精铣，然后划 分加工区域，定义 与机床有关的参数， 根据以上所选叶片 的加工部位、装夹 图, 混流式叶片的刀轨生成 定位方式、机床、 刀具及切削参数和余量分布情况将叶片分为多个组合面 分别进行加工。通过对曲面曲率的分布情况的分析对于 不同的区域采用不同的面铣刀。粗加工给出每次加工的 余量，精加工采用同一直径的铣刀，根据粗糙度要求给 定残余高度，根据具体情况选择切削类型、切削参数、 刀轴方向、进退刀方式等参数，生成的刀位轨迹如图, 所示。但是对于像叶片这样的曲率变化很大而又不均匀 的雕塑曲面零件我们还要根据情况作大量的刀位编辑， 并且必须进一步通过切削仿真做干涉和碰撞检查修改和 编辑刀轨。 !"#叶片五轴联动数控加工仿真 数控加工仿真通过软件模拟加工环境、刀具路径 与材料切除过程来检验并优化加工程序。在计算机上 仿真验证多轴联动加工的刀具轨迹，辅助进行加工刀 具干涉检查和机床与叶片的碰撞检查，取代试切削或 试加工过程，可大大地降低制造成本，并缩短研制周 期，避免加工设备与叶片和夹具等的碰撞，保证加工 过程的安全。加工零件的"!代码在投入实际的加工之 前通常需要进行试切，水轮机叶片是非常复杂的雕塑 曲面体，开发利用数控加工仿真技术是其成功采用五 轴联动数控加工的关键。在此，我们首先进行工艺系 统分析，明确机床!"!系统型号、机床结构形式和尺 寸、机床运动原理和机床坐标系统。用三维!,-软件建 立机床运动部件和固定部件的实体几何模型，并转换 成仿真软件可用的格式，然后建立刀具库，在仿真软 件中新建用户文件，设置所用!"!系统，并建立机床运 动模型，即部件树，添加各部件的几何模型，并准确 定位，最后设置机床参数。 接下来将叶片模型变换到 加工位置计算出刀具轨迹，再以此轨迹进行叶片切削 过程、刀位轨迹和机床运动的三维动态仿真。这样就 可以清楚的监控到叶片加工过程中的过切与欠切、刀 杆和联接系统与叶片、机床各运动部件与叶片和夹具 间的干涉碰撞，从而保证了数控编程的质量，减少了 试切的工作量和劳动强度，提高了编程的一次成功率， 缩短了产品设计和加工周期，大大提高生产效率。如 在数控加工行业进行推广，可产生巨大的经济和社会 效益。叶片的切削仿真如图.所示，叶片的机床加工仿 真如图/所示。 图. 混流式叶片的切削仿真图/ 混流式叶片的机床加工仿真 !"$叶片刀位轨迹的后置处理 后置处理是数控编程的一个重要内容，它将我们前 面生成的刀位数据转换成适合具体机床的数据。后处理 最基本的两个要素就是刀轨数据和后处理器。我们应首 先了解龙门移动式五坐标数控铣镗床的结构、机床配备的附属设备、机床具备的功能及功能实现的方式和机床 配备的数控系统，熟悉该系统的"!编程包括功能代码 的组成、含义。然后应用通用后置处理器导向模板，根 据以上掌握的知识，开发定制专用后置处理器。然后将 我们已得刀位源文件进行输入转换成可控制机床加工的 "!代码。 % 结束语 复杂曲面的多轴联动数控编程是一涉及到众多领域 知识的复杂流程，是数字化仿真及优化的过程。本文介 绍的大型水轮机叶片的多轴联动编程技术，已用于工程 实际大型叶片的数控编程中，实现了大型转轮叶片的五 轴联动数控加工的刀位轨迹计算和加工仿真，保证了后 续数控加工的质量和效率，已作为大型水轮机叶片五轴 联动数控加工的编程工具用于实际生产中。

随着我国机械制造技术的发展,机械制造自动化逐渐成为机械制造业的重点应用技术。下面是我为大家整理的生机械专业毕业论文，供大家参考。

生机械专业毕业论文范文一：机械自动化机械制造论文

1机械自动化在机械制造中的应用

1.1智慧化应用

智慧化应用是指通过各种现代先进技术，例如计算机网路技术、智慧技术、程式设计技术等实现的具有高度智慧化的应用，它是科学发展的必然。智慧化应用于现代经济，要求抛弃原有的落后制造技术和理念，在市场经济条件下，充分考虑商品和人为因素，通过人性化的加工商品来理解和制造更加符合人们要求的加工方案。智慧化在机械制造领域应用主要是指为全面提高机械效能，将自动化技术与人工智慧技术完美结合，相互渗透融合而形成的综合制造技术。智慧化制造技术不仅可以实现高度人性化的人工智慧，还能够在制造加工过程中对专家和相关技术人员的思维活动和技能进行模仿，取代专家的思维方式。

1.2整合化应用

机械制造中的重要技术之一就是整合化技术，该技术主要通过资讯科技实现机械制造的优化整合。在机械制造过程中，需要综合运用计算机网路技术、微电子技术、通讯技术等，各种技术之间相互关联、相互影响，在融合过程中，不可避免地将产生各种高新技术，例如现代社会常用的柔性制造技术等。为最大限度的促进高新技术的生产，必须要将各种现有各项技术进行整合，各种现有装置系统也要实现一定程度的整合，这有助于产生新的管理应用技术。机械自动化技术中的整合制造可以有效实现现代意义上的柔性生产变革，将人放在中心位置，保证产品生产质量和服务质量。

1.3虚拟化应用

现代机械制造技术将CAD、CAPP等制造工艺与计算机制图技术有机融合，这些技术极大的完善了传统人工制图技术，一方面降低了劳动力成本，另一方面也提供了制图质量和水平，在精准度和速度方面有质的提升。CAD技术不仅在作图速度方面有较大优势，并且在出现错误时可以及时修改。虚拟自动化可以利用计算机模拟技术对机械制造活动进行模拟，不仅缩短了生产周期，丰富了产品种类，并且有更高的能力应对日益复杂多变的市场需求。

1.4柔性自动化应用

柔性自动化技术在现代企业已经广为运用，该技术并没有完全依赖自动化，而是在柔性生产的前提下对资讯系统进行完善，以实现利用计算机管理企业的目标，它在应对市场变化方面有较大优势。柔性自动化有效解决了大批量和小批量生产之间的问题，在保证生产效率和产品质量的前提下，能够根据市场灵活调整生产，保证供给和需求的有效平衡。柔性自动化在企业中的应用已经不断趋于成熟，也显示出了其应有的实用价值。

2机械自动化在机械制造中的应用前景

我国机械自动化起步较晚，发展和应用时间较为短暂，某些方面的技术水平还不成熟。与西方发达国家相比，仍有很大差距。同时这也表明我国机械自动化在机械制造行业中的应用仍有很大空间。科技就是生产力，人才是将科学技术转变为先进生产力的关键因素，因此，为更好的促进机械自动化发展，首先要加大培养机械自动化人才的力度，为该行业培养优秀的技术人才，在未来不断创新科技，开发出具有自主智慧财产权的产品，只有这样才能提高企业的核心竞争力，这同时也是我国机械自动化在机械制造中应用的主要方向。机械自动化技术将成为未来企业不可缺少的技术，是企业发展的必然，是引领企业走向科学、可持续发展道路的重要手段。该行业在新时期是最具发展潜力的朝阳行业，随着科学技术的不断进步，机械自动化也会迎来新的发展机遇。

3结语

机械自动化为机械制造行业的良性发展提供了契机，为该行业的发展作出了重大贡献。一方面，借助机械自动化技术，机械制造大大提高了工作和生产效率，降低了人工成本和生产成本，另一方面也大大提高了产品质量。这是现代科技应用于经济生产的典型例证，满足了工业现代化的要求。机械制造业只有不断革新技术，紧紧追随科技现代化的脚步，才能抓住历史发展机遇，以积极的姿态迎接挑战，实现行业的可持续发展。

生机械专业毕业论文范文二：浅议机械自动化的应用与进展

1机械自动化技术的具体应用

1.1机械自动化技术在检测上的应用

我们传统的工业产品的检测工作都是由人工来完成的，而随着社会的高速发展，企业的竞争越来越大，提高企业的核心竞争力成为了众多工业企业的共同问题，而机械自动化技术在检测上的应用就可以大大地提高工业企业的核心竞争力，因为机械自动化技术在检测上的应用可以提高整个的工业产品的质量，我们只有提高了整个的工业产品的质量，我们的工业企业的核心竞争力才会大大地提高。除去机械自动化技术在检测上的应用可以提高整个的工业产品的质量这一重大作用，机械自动化技术在检测上的应用也可以节省公司的人力成本，对于这一点来说，机械自动化技术在整个的工业产品生产过程中都是很重要的，我们要充分地认识到这一点。只有充分地认识到这一点，我们才能更好地去把机械自动化技术应用到工业生产中去。

1.2机械自动化技术在装配上的应用

众所周知，工业产品的零部件在生产出来之后，我们要对它进行装配，而这些零部件的装配需要一定的专业人才来完成，对于一个工业企业来说，招聘和培养一个专业人才需要耗费很大的人力和财力，而机械自动化技术在装配上的应用就大大地减少了这一方面的开支。机械自动化技术在装配上的应用不仅减少了公司的开支，而且提高了零部件装配的效率。

2机械自动化技术的未来发展

2.1机械自动化技术会变得更环保

随着我国工业经济的高速发展，我国的环境问题也越来越严重，对于这个问题，我们在工业生产的过程中要高度重视起来。而对于我们未来的工业发展，主要就是以自动化为主，在未来的自动化的工业生产中，我们要高度重视环保问题。因为未来的发展就是以“绿色发展”为主，我们只有在环保的前提下才能够去发展我们的自动化的工业，这不仅涉及到我们的居住环境，而且还影响我们的人类健康，我们要高度重视这个问题，使机械自动化技术的应用符合我们的可持续发展的要求。

2.2机械自动化技术会实现智慧化

随着资讯时代的到来，我们的社会将变成智慧的社会，这从很多方面可以体现出来。虽然就目前来说我们的社会还不是一个智慧化的社会，但是通过我们的科学家们的努力，这个梦想终会实现。而作为比较先进的机械自动化技术，它也会在这一社会潮流下变得越来越智慧，这既是我国机械自动化技术应用的目标，也是我们的机械自动化技术应用的发展要求，因为就目前而言，即便是机械自动化技术在工业生产中得到了普遍的应用，我们的工业生产还有很多缺点，比如说有一些危险的环节还需要我们的人工操作，而智慧化的机械自动化技术在工业中的应用会改变这一现状，智慧化的机械自动化技术在工业中的应用会实现工业操作的智慧化，可以尽可能地减少人工操作的危险性。机械自动化技术实现智慧化既是我们的一个未来目标，也是机械自动化技术应用的要求，我们要充分地认识到这一点。

2.3机械自动化技术会更加实用

在最近几年的机械自动化技术的应用例项中我们可以看出，很多的工业企业利用机械自动化技术去提高企业生产的效率，而大部分企业在追求效率的时候忽视了很多实际性的问题，他们忽略了机械自动化技术应用的实用性。他们只是一味的追求经济利益，在追求经济利益的时候没有充分地把机械自动化技术与具体的实际情况结合起来。我们的工业企业归根结底还是为人类服务，所以我们的机械自动化技术在工业中的应用就必须符合我们的实际情况。

3结语

随着社会的发展，工业的发展已经成为了人们的关注点，工业的发展对于一个国家来说意义也很重大，它不仅在一定程度上体现了一个国家的科学技术的发展现状，而且在一定程度上也体现了一个国家的经济发展水平，而机械自动化技术的应用使工业的发展更加的迅速，我们在具体的应用中应该注意很多问题，我们不应该只注重眼前的利益，应该从长远做出规划，提高机械自动化技术应用的质量和技术，使我们的机械自动化技术的应用更加的智慧化、环保化和实用化。

本科生机械专业毕业论文

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现在的论文大多都要钱的，免费的很少啊。我都找了好长时间了，是关于减速器壳的工艺设计。都要钱的，郁闷！