开题报告-扇叶叶片参数化设计与数控编程UG三维

编号：开题报告题目：扇叶叶片参数化设计与数控编程院（系）：专业：学生姓名：学号：指导教师单位：姓名：职称：2014年2月14日（此页不打印）开题报告填写要求

1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见审查后生效。

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写，或按教务部统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。

3．学生查阅资料的参考文献应在10篇及以上（不包括辞典、手册），开题报告的字数要在1500字左右。

4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2008年3月10日”或“2008-03-10”。5.开题报告每一页表格顶端必须保留表头“毕业设计（论文）开题报告”字样，封面、末页除外。6.各个表格内（1-4栏）所填写内容要求：与表顶横线空一行，首行缩进2字符，小4号宋体，行距20磅。“5．已查阅参考文献”要求见空栏内。7.末页（意见）独立成一页。

（在填写、打印时，请将底色为黄色的内容及相关说明文字删掉。）毕业设计（论文）开题报告1．本课题的目的及研究意义整体扇叶类零件是一类具有代表性且造型比较典型的通道类复杂零件，它在能源动力、航空航天、石油化工、冶金等行业中均有广泛应用，如航空发动机上的整体叶轮、坦克发动机增压器叶轮、水泵及压缩机叶轮等。这类零件的设计涉及到空气动力学、流体力学等多个学科，曲面加工手段、加工精度和加工表面质量对其性能参数都有很大影响。传统的扇叶生产一般采用铸造成型后修光的方法，但是随着设计理论的发展，扇叶类零件工作面形状日趋复杂，模具制造的难度比较大，工艺过程复杂，制造成本高，叶片精度难以保证，而且叶片的表面光洁度差，容易造成应力集中，产生气蚀，扇叶的动平衡性能差。整体扇叶由于特殊的用途通常选用弹性模量较大、机械性能较好的合金材料，材料的加工性能特殊。扇叶叶片薄，但悬壁长度相对较长，同时由于复杂的空间几何形状，其加工需使用细长刀具和多轴联动机床。所以，扇叶从产品设计、加工制造到维修长期以来一直是困扰广大科技人员的技术难题，扇叶的加工技术一直受到国外的严密封锁。传统的经验方设计法可概述如下:轴流风扇扇叶主要采用经验公式推导进行CAD/CAM设计,然后利用CNC多轴机床加工，铣削出外形进行风洞实测。五轴数控技术是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术。在复杂曲面的高效、精密、自动化加工方面，五轴联动加工更是具有三轴加工所不能比拟的的优势。主要体现在以下几个方面:1)五轴加工可有效地避免刀具千涉，加工三轴机床难以加工的复杂零件;2)对于直纹面的加工，五轴加工可以采用侧铣的方式一刀成型，加工质量和加工效率高;3)五轴加工可以实现一次装夹、多面多工序加工，容易保证产品精度;4)五轴加工中刀具相对于工件具有良好的切削状态;5)对于加工空间受到限制的通道加工和组合曲面过渡区域加工，五轴加工可以选用较大尺寸刀具避开干涉进行加工，刀具刚性好。因此，五轴加工技术一直是数控加工领域内国内外学者的研究热点之一。并且，也一直受到西方国家对我国的技术封锁。因为许多先进武器装备的制造，如飞机、导弹、坦克等的关键零件，都离不开高性能数控机床的加工。五轴编程技术是五轴加工技术的关键问题之一。在此对数控编程技术的各方面内容做一简单概述。2．本课题的国内外的研究现状早在七十年代初我国的几家大型企业就开始将数控机床用于整体扇叶和叶轮的加工上。目前，我国已有越来越多的厂家开始采用锻造毛坯后多坐标NC加工成型的方法加工扇叶和叶轮，尤其是国防工业中所用的关键扇叶，如火箭发动机的转子、风扇，飞机发动机的涡轮等。目前都已采用多坐标数控机床加工。国内所用的机床大多是引进的具有国际先进水平的四、五轴联动数控机床。目前国内外叶轮数控方法大致分为两大类点铣法和侧铣法。尤其对直纹叶片曲面的扇叶，在国外已广泛采用侧铣法进行加工，加工效率及精度都较高，已较成熟。在编程方面，扇叶五坐标加工专用软件主要有美国NREC公司的MAX一5，MAX一AB叶轮加工专用软件，瑞士Starrag数控机床所带的叶轮加工模块，还有HyPerMin等专用的扇叶加工软件。此外，一些通用的软件如:UG、以TIA、PRO/E等也可用于叶轮的加工。目前，国内大多数生产叶轮的厂家，多采用国外引进的以D/CAM软件，如EUCL工D、IDEAS、UG等。利用这些软件，在输入扇叶有关参数时，可以产生要加工的扇叶的数控加工程序。总体上我国扇叶加工领域的研究与应用同发达国家相比还有很大差距，很多企业的软、硬件都依靠进口，但国外这类软件价格昂贵，国内大多数厂家难以承受，同时这类软件一般采用封装技术，难以取得其核心技术，一旦产品型号改变，则很难编制相应数控程序。而在国内此方法尚在探索阶段，应当成为工艺人员的研究方向。与此相应，国外用于扇叶的数控加工软件已较为成熟，但对于国内大多数厂家来说价格难以承受；而国内的数控加工软件功能及稳定性尚需进一步提高。相信在不久的将来国内外叶轮加工厂家必将以高效、高质的侧铣工艺代替效率及质量都很低下的点铣加工，我国的扇叶生产也将跨上一个新的台阶。实践证明，UGnx为用户提供了从定位5轴到多轴联动的全方位加工功能，结合2.5轴至3轴铣削/钻孔功能，5轴加工为用户提供仿真和在加工方向上编辑刀具的位移功能。5轴联动铣削包括粗加工、控制前倾角、侧倾角的精加工、侧刃铣削以及刀长较短时的自动倾斜功能。5轴铣削能够有效提高加工效率，延长刀具的使用寿命，并可以产生高精度的曲面。

3．本课题的研究内容1、课题主要内容（1）运用UGNX建立扇叶的三维模型。（2）扇叶零件加工工艺编程；（3）CAM刀路设计及优化；（4）扇叶在机床上数控铣削加工的NC编程、G代码后置处理；（5）扇叶零件用VERICUT模拟加工；（6）在机床加工零件。2、课题主要要求（1）扇叶零件的3D设计；（2）加工工艺分析及工艺规程的编制；（3）CAM刀路设计及优化；（4）扇叶在机床（上数控铣削加工的，NC编程、G代码后置处理及刀路仿真，并进行加工验证；（5）撰写文献综述、开题报告；（6）撰写设计说明书一份；4．本课题的实行方案、进度及预期效果（1）查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告（2.5周）；（2）毕业调研及撰写毕业调研报告（1.5周）；（3）毕业设计（9周），其中：总体方案（1周），扇叶的三维造型（1周），加工工艺分析及工艺规程的编制（2.5周），CAM刀路设计及优化（1.5周），NC编程，G代码后置处理及刀路仿真，加工验证（3周）；（4）撰写毕业设计说明书并将初稿交导师评阅（1.5周）；（5）指导老师评阅、学生修改及打印说明书（0.5周）；（6）评阅老师评阅设计说明书、学生准备答辩（0.5周）；（7）毕业答辩（0.5周）。

5、已查阅参考文献：（10篇以上中文，至少1篇英文）[1]全荣.五坐标联动数控技术.长沙:湖南科学技术出版社，1995.[2]刘雄伟.数控加工理论与编程技术.北京:机械工业出版社，2003.[3]周济，周艳红.数控加工技术.北京:国防工业出版社，2002.[4]刘雄伟，张定华等.数控加工理论与编程技术.北京:机械工业出版社，1994.[5]王隆太.机械CAD/CAM技术.北京:机械工业出版社，2004.[6]孔庆复.计算机辅助设计与制造.哈尔滨工业大学出版社，1997.[7]唐荣锡，汪嘉业等.计算机图形学教程.北京:科学出版社，2001.[8]李明雪，刘小川等.UGCAM12.0基础与实例教程.北京:化学工业出版社,2008.[9]李云龙，曹岩.数控机床加工仿真系统VERICUT.西安:西安交通大学出版社，2005.[10]吕凤民.后置处理算法及基于UG/即OpenGRIP下的程序开发.大连理工大学硕士学位论文.2005.[11]丁勇，耿小强，陈刚一种特殊结构的五轴数控机床的后置处理算法与软件实现.CAD/C枷与制造业信息化，2005，l:77.78.[12]冯显英，葛荣雨.五坐标数控机床后置处理算法的研究.工具技术，2006，40(4):44-46.[13]C.Lartigue，E.Duc，A.Affouard.Toolpathdeformationin5.axisflankmillingusing.envelopsurface.Computer.AidedDesign，2003，35:375.382.[14]Yen.HungChen，Yuan.ShenLee，andShu.CherngFang.OptimalcutterselectionandmachiningPlanedeterminationforProcessPlanningandNCmachiningofcomplexsurface.JournalofManufacturingsystems，1998，17(5):371一388.

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