农机曲轴件数控加工曲线插补技术研究 —基于UG仿真和PROE建模

农机发动机曲轴属于复杂零部件,在加工时需要采用数控加工方法。数控机床加工时首先要进行编程,而曲轴形状比较复杂,在编程之前要对零件的曲面形状进行分析,然后通过插补技术得到驱动电机的控制点。为此,引入了Pro/E建模软件对曲面进行建模,采用NURBS曲线插补技术对零部件的曲面形状进行拟合,然后利用UG软件对加工轨迹进行仿真,进而对加工过程的切削参数进行优化。为了验证方案的可行性,对发动机曲轴零部件进行了建模和刀具轨迹仿真,结果表明:该方案可以成功实现曲轴零部件加工的刀具轨迹仿真。最后,对两种不同的插补算法产生的加工误差进行了比较,进一步验证了NURBS曲线插补算法的可靠性。     

基于UG建模和仿真的拖拉机箱体零件数控加工研究

为了提高拖拉机箱体复杂曲面的加工精度,合理安排加工工序,提高加工效率,将UG建模和仿真技术引入到了零件数据加工过程中,通过对加工工序和程序的检验与修改,以达到数据加工工序和源程序优化的目的。以拖拉机箱体零部件曲面形状的数控加工为例,采用曲线拟合技术对数控加工过程的刀位进行了优化,利用UG软件对加工过程进行了仿真。仿真结果表明:刀位优化后的曲面加工最大过切和欠切量都有所降低,说明通过优化提高了数控加工精度。     

复杂曲面产品的逆向建模和数控虚拟加工仿真

【目的】在现代制造过程中,复杂曲面产品日渐增多,使得加工工序变得复杂,加工周期延长,传统的设计制造方法难以适应先进制造技术日新月异的发展。【方法】笔者以人像自由曲面为例,通过使用三维扫描仪获取人像点云数据,将点云数据文件导入Geomagic Studio进行逆向建模,并在UG中进行实体生成及数控编程,最后在VERICUT软件中进行虚拟仿真加工验证。【结果】将逆向建模、数控编程及数控虚拟仿真加工结合,应用于复杂曲面产品的整个加工过程,实现了对产品的二次设计制造。【结论】逆向工程技术能大幅度缩短新产品的设计周期,减少废品率,降低成本,提高加工效率,快速反应市场变化,对现代制造业具有重要现实意义,同时还可以修复破损的雕像、雕刻等文化产品,实现对传统文化遗产的开发和保护。     

自动采棉机表面几何特性与数控加工技术分析

为进一步提高自动采棉机各部件加工与装配精度,实现采棉机作业效率与作业寿命的提升,以自动采棉机的组成结构及作业原理为基础,针对表面几何特性与数控加工技术进行分析。依据自动采摘机实际作业过程中出现的摘锭磨损等故障,给出自动采棉机零部件的数控加工工序模型,运用UG软件三维建模同时进行层次化的加工工艺流程设计及走刀算法优化。以自动采棉机核心部件数控加工系统结构为基准,给定准确的数控代码与加工控制信息,经余量优化误差补偿完成一次加工设计,在特定的虚拟加工环境下进行数控加工仿真试验,结果表明:融入了多规则加工技术核心算法,该型采棉机核心部件的加工误差整体得到降低,且平均提升效果达81.76%,其中锥面长度的加工误差提升效果最好,可达84.42%。该试验分析可为自动采棉机的整机发展提供一定优化思路,具有很好的推广意义。     

三轴曲面数控加工工艺参数的优化研究

曲面加工过程中刀具的耐磨性是影响工件加工质量和刀具使用寿命的主要性能指标,制定科学合理的加工工艺是提高数控加工过程中工件质量的主要手段。课题组利用CAD/CAM软件对加工对象进行三维建模和后置处理,得到最佳的刀具使用参数和数控加工程序,并将其应用于实际加工过程中。结果表明,合理设置刀具切削工艺参数和数控加工工艺,能提高刀具使用寿命和工件加工质量,实现曲面数控加工的高质量效果。     

犁体曲面设计及数控加工研究

研究了犁体曲面的设计以及制造犁铧、犁壁的压形胎具、铸模和检验样板的数控加工方法.通过分析,建立了犁体曲面的数学模型,基于Pro/Engineer构造了犁体曲面的实体,在已建立的实体基础上,研究犁体曲面的数控加工方法.利用CAXA制造工程师软件进行了数控加工过程的仿真,生成了适合V600A加工中心加工的G代码程序.这种设计方法弥补了平面作图设计中的不足和缺陷,为数控加工和分析犁体曲面形状的几何参数与耕后质量和所耕土壤的物理力学性质、耕速、阻力和功率消耗奠定了基础.实践表明,该方法是可行的,能够满足犁体设计和制造的要求,可应用于其它农业机械零件的数字化设计和制造,可对其它类型犁体曲面设计加工提供参考依据.     

拖拉机复杂零件的逆向建模和数控加工仿真 —基于UG软件

为了提高拖拉机复杂零部件的设计和制造效率,将逆向建模和数控加工仿真技术引入到了设计制造过程中。在进行逆向建模时,首先需要对模型的数据进行采集,通过分析模型的曲面几何特征可以确定整体测量方案,采用三坐标侧量仪可以得到拖拉机零部件的点云数据;数据采集完成后,通过转化格式导入UG软件进行数据处理,通过处理去除或隐藏干扰点,创建曲线和曲面,在创建曲面时通过补充曲线和曲面的光顺方法提高曲面的质量;最后,进行模型的结构设计(如添加加强筋、安装孔等),通过装配完成曲面建模。模型创建完成后,通过UG软件对模型进行加工仿真模拟,进而得到拖拉机复杂零部件的加工成品,对于零部件形状和性能的优化具有重要的意义。     

拖拉机复杂曲面零部件数控加工刀位轨迹优化

拖拉机回转体曲面零件属于复杂的加工零件,在数控加工过程中由于编程的不同会导致加工工序和工艺等存在较大的差异,合理的刀位轨迹编程可以有效地提高数控机床的加工效率和加工精度。为此,将曲线拟合算法引入到了刀位轨迹优化过程中,并根据刀具加工步长和加工误差对刀位轨迹进行了密化插值优化,得到了加工精度较高的刀位算法。为了验证方案的可行性,对拖拉机犁耕装置的附加叶轮进行了结构分析,并成功提取了关键的曲面曲线型值点;然后,利用曲线拟合的方法得到了加工路线形状,对刀位轨迹坐标进行了提取,通过密化插值最后实现了刀位轨迹的优化。同时,利用UG软件生成了刀位轨迹,从而验证了刀位轨迹优化方案是可行的。     

打结器支架精铸毛坯误差分析与五轴数控加工方法

针对打结器支架铸造毛坯存在误差、支架结构复杂、难以加工成型等问题，为了减小支架毛坯铸造误差对加工质量的影响，基于三维扫描技术对打结器支架毛坯进行逆向检测与分析，得到同一批次铸造支架毛坯的误差分布规律。通过推导不同空间坐标系下的轴孔中心坐标变换规律，提出一种支架轴孔加工位置偏离理想位置的调整方法。针对打结器支架的5个空间交错轴孔和1个凸轮曲面，设计了打结器支架的专用夹具，制定了五轴数控加工工序，通过一次装夹可完成5个空间交错的轴孔和凸轮曲面的加工。将加工成型的支架和其他零部件组装成打结器，进行了方草捆打结试验，结果表明，打结器支架上各轴孔的相对位置与角度关系准确，打结动作精准、可靠，支架加工成品率为99%，方草捆成结率为100%。     

自动打捆机的关键自由曲面数控加工技术应用

为不断提升自动打捆机的使用寿命与作业效率,从数控技术理论角度对自动打捆机的关键自由曲面进行识别与加工优化。在充分理解打捆机结构组成与硬件控制装置的基础上,考虑加工过程残余高度机理,建立关键自由曲面理论函数与物理模型,从误差补偿、刀具路径、切削刀具、加工顺序及CNC程序编制5个方面逐一按照加工工艺要求选择,并融入约束条件核心算法,进行关键自由曲面数控加工仿真试验。结果表明:整体加工时间较常规加工方法有明显减少,由4.71min缩短至3.79min;同时,切削长度经合理的规划与计算,由1 821.59mm缩短至1 5 4 6.2 3 mm,空刀路径由2 4 5.3 2 mm缩短至8 6.1 2 mm,加工效率约提升1 2%,关键曲面数控加工优化效果明显,具有一定的推广价值。     

数控加工中心空间误差场建模与仿真软件设计

针对数控加工中心中存在影响加工精度的几何误差问题,进行了空间几何误差场建模分析并设计了一种通用的空间误差场仿真分析软件。首先,基于多体系统理论对几何误差元素进行了分析,根据加工中心拓扑结构建立了空间误差场模型,模型与加工中心的工件链和刀具链中的运动轴类型和位置密切相关。为了方便分析不同类型加工中心的误差场,基于Visual Studio平台设计了三轴数控加工中心通用的空间误差场仿真软件,可实现加工中心误差场的可视化,同时可针对工件的加工代码生成补偿后加工代码,有利于加工中心的结构设计和后续误差补偿。最后将误差场仿真软件应用到Carver800T型立式加工中心。结合测量得到的误差项数据对加工中心工作空间误差场进行分析,得到工作空间误差分布曲线以及整个工作空间的误差场分布,同时得到工件补偿加工代码,为该加工中心的精度提高和误差补偿提供了依据。     

农用潜水泵内部流场的CFD数值模拟

针对同一叶轮配不同导流器,通过试验分析,探索提高潜水泵效率的途径。通过CFD数值计算,预测了250QJ125型潜水泵配两种导流器的性能,将解析法求得的潜水泵最佳工况点与模拟试验结果进行了比较,其结果较为吻合。经对两种导流器内部的速度场和压力场分析,提出了增加导流器长度、增大导叶片进口冲角和壁角等方法,以提高潜水泵的效率,并根据计算进一步指出面积比系数基本能反映叶轮和导流器的适配关系。     

气液两相下离心泵内部流动数值模拟

为了研究在气液两相条件下,离心泵运行过程中内部流动及压力变化情况,选取比转数为129的离心泵作为研究对象,建立整泵的流场模型,基于仿真模拟软件CFX提供的Eulerian-Eulerian非均相流模型对模型泵进行了非定常数值模拟,得到在不同气相体积分数下,蜗壳流道内所选监测点和监测面的压力脉动及气相体积分布情况,并将数值模拟的性能曲线与试验进行了对比.结果表明:蜗壳流道内气相体积主要分布在与叶轮前盖板同侧方向.不同监测点在不同含气量下的压力脉动主频都等于叶片的通过频率.随着气相体积分数的增加,监测点压力幅值随时间呈周期性变化的规律开始受到破坏,压力脉动频域开始出现一定的紊乱,在低频处出现了一系列的波动.叶轮流道内气相分布不均匀致使叶轮周围液体压力分布不均匀,导致叶轮所受的径向力逐渐减小,周期性受到破坏.     

螺旋离心式潜水排污泵叶轮的加工

对引进意大利技术生产的螺旋离心式水泵中的关键零件螺旋式叶轮的结构特点进行了分析，讨论了叶轮的加工工艺、夹具及工装设计对叶轮精度的影响，确定了螺旋式叶轮的加工工艺、校平衡的方法及加工中应注意的问题。     

开式叶轮高速离心泵叶形对泵内流场的影响分析

采用多块贴体网格技术、壁面函数和S-A湍流模型,对开式辐射形叶轮、开式弧形叶轮结构的高速离心泵叶轮内部流场进行了数值模拟,并对模拟样机进行了试验研究。通过数值模拟与试验结果比较分析,得出该数值模拟结果与试验结果相符。证明了该数值模拟的方法可以较好地模拟离心泵叶轮内流场,揭示了不同叶形的叶轮内流场的变化规律。     

低比转数离心泵驼峰工况附近内部流动特性分析

为了揭示驼峰的产生机理,采用CFD数值预报对低比转数离心泵驼峰工况附近内部流动特性进行了深入分析,建立了扬程与内部流动特性之间的关系.在0.1~1.6倍设计流量下扬程的模拟值与试验值的相对误差在3.62%以内,且预报驼峰所在工况与实测结果基本一致.对驼峰附近工况0.2,0.3,0.4倍设计流量下的内部流动进行了分析,预报结果表明:泵进口管道存在大量回流,造成叶轮进口预旋,诱发驼峰;各叶轮流道内均存在不同程度大小的旋涡,在0.2和0.3倍工况甚至堵塞了整个流道;存在旋涡的叶轮流道出口相对速度值较大,而绝对速度值较小.结合泵基本方程进一步分析,发现出口相对流速的增大使得扬程降低,引发驼峰.对比叶轮出口R/R₂=0.9处绝对速度,小流量下波动更加严重,且其圆周分量下降非常明显,直接降低了这些工况下的扬程值;叶轮进口的预旋及出口回流是诱发驼峰的原因,消除或者减小这些非稳态现象可作为抑制驼峰的出发点.     

导叶叶片数对多级离心泵压力脉动的影响

为了研究叶轮叶片数与导叶叶片数有无最大公约数对多级离心泵内部压力脉动的影响,在保证设计点外特性基本不变的前提下设计了4种不同叶片数的导叶,基于标准k-ε方程,应用CFX软件对M120多级离心泵的设计点工况进行定常和非定常计算,得到次级泵体叶轮和导叶内各监测点的压力脉动时域图和频域图.结果表明:数值模拟结果与外特性试验结果相吻合,证实了数值模拟的可行性.叶轮与导叶叶片数存在最大公约数的匹配方式对多级离心泵内部静压分布有影响,主要表现为正导叶进口边周向压力分布呈现周期性分布规律.导叶内部压力脉动主要受叶轮叶片数的影响,叶频在流动诱导振动中起主导作用.导叶叶片数对多级离心泵内部压力脉动影响较大,导叶内部压力脉动幅值随导叶叶片数的增加而增大.     

基于遗传PID的播种机排种器数控加工误差优化研究

为了提高排种机排种器的排种盘的加工质量,在排种盘的加工工艺设计过程中引入了遗传和PID算法,通过遗传算法对PID参数的整定,提高了PID控制器的控制精度,并利用遗传PID算法对加工误差进行反馈,降低了排种盘的加工误差.为了验证加工工艺的优化效果,采用仿真模拟的方法对PID控制器的响应速度和精度、加工实时误差进行了计算,...     

叶轮出口环量非线性分布条件下混流泵性能研究

为研究反问题设计中叶轮出口翼展方向环量非线性分布对混流泵外特性及内流场的影响，拓展混流泵优化设计空间，在试验验证数值模拟准确性的基础上，通过在叶轮出口翼展方向插入5个控制点控制环量分布的方法构建了17种不同环量分布形式；在其他设计参数不变的基础上使用反问题设计方法对其进行三维造型并使用商业软件CFX进行数值模拟，对其外特性及内部流场进行对比分析。结果表明：环量分布形式对设计工况与小流量工况叶轮效率影响较小，对大流量工况叶轮效率影响较大；在全工况范围内，环量分布形式对叶轮空化性能影响均较大；环量分布形式可显著改变叶轮内部流场，影响叶片不同叶高处的做功能力。