基于UG4.0的整体叶轮叶片五轴加工刀位轨迹生成

将整体叶轮叶片的加工划分为开槽、叶片曲面粗精加工及轮毂面加工三道工序,基于UG4.0的CAM模块的多轴加工类型,利用UG强大的CAD/CAM功能,生成采用圆柱球铣刀加工上述三道工序的刀位轨迹。     

整体叶轮五轴数控插铣加工刀位轨迹生成算法研究

为了提高整体叶轮粗加工效率和质量,提出了一种整体叶轮五轴插铣加工刀位轨迹的计算方法。根据整体叶轮的几何特征和插铣特点,定义与叶轮轴线垂直的截平面族,构造截平面与叶片型面交线的单侧包络直线族,作为边界面加工刀位,在边界面刀位之间插值,得到整个流道的插铣加工刀位轨迹。运用UG/Open API开发了整体叶轮插铣加工软件模块,最后通过实例验证了所提出的方法是有效的。     

三元叶轮叶片造型方法及压型模具数控加工技术

简介了运用非均匀有理B样条数学方法对三元叶轮的叶片建立叶片曲面数学模型的过程,及其叶片压型模具数控加工的刀位轨迹实用算法.     

叶轮加工中清根刀心轨迹的生成

叶轮数控加工中的清根是一个较难的问题。提出了一种求解清根时刀心轨迹的方法。先得到叶片和轮盘的等距面,再求出叶片等距面上的参数线与轮盘等距面的一组交点,根据这些交点反算出其B样条曲线控制点,从而获得叶轮清根刀位轨迹,实施结果表明,该方法简单易行、效率高。     

离心鼓风机开式叶轮的强度分析与改造

采用有限元分析软件,对一开式离心鼓风机叶轮进行强度分析.通过计算结果分析与实际叶轮比较,发现叶片疲劳断裂主要是由于靠近轮毂处叶片较大转折所致.在此基础上,对叶片进行改造,通过计算分析以及实际运行验证,问题得到解决,效果良好.     

面向并联机床的叶片加工程序后置处理及仿真软件研究

采用专用汽轮机叶片编程软件所生成的叶片刀具轨迹具有良好的工艺性,但其针对的是专用机床,不能直接被其他机床使用.通过对专用机床、并联机床的结构进行分析和对加工程序代码的后置处理,开发了面向并联机床的叶片加工程序后置处理软件,实现了专用机床叶片加工程序代码转换为并联机床加工程序代码.同时为了对转换后的叶片刀位轨迹进行仿真,采用OpenGL和多线程技术开发了叶片加工刀位轨迹仿真软件,实现了叶片加工刀位轨迹的仿真.     

基于UG二次开发的叶轮刀位轨迹生成

整体叶轮型面的复杂性,导致造型和数控编程都有一定的难度.基于UG基础开发平台,根据全局干涉刀位修正原理,编制了无干涉刀位轨迹算法,开发出干涉较严重的微型叶轮类零件的5坐标加工程序.通过实验证明,无干涉刀位轨迹算法是可行的,且基于UG平台开发的算法计算速度快,操作方便,精度易于控制.     

基于UG的整体叶轮五轴数控仿真研究

整体叶轮是发动机的关键部件,叶轮加工是影响发动机性能的一个重要环节。叶轮加工常常是对在一个毛坯上的叶片和轮毂进行整体加工,其加工难点在于流道和叶片,而且对刀具空间、刀尖点位和刀轴方位也要精确控制,并合理使用刀具。针对整体叶轮数控加工的特点和难点,本文系统地提出了基于UG的数控仿真方案及其步骤,对整体叶轮进行数控加工刀具轨迹仿真,成功获得无干涉刀具轨迹、实体仿真结果和五轴数控加工的NC程序。     

UG二次开发的整体叶轮刀位轨迹生成

整体叶轮型面的复杂性,导致造型和数控编程都有一定的难度.基于UG和VC+ +开发平台,采用等残留高度法,结合全局干涉和局部干涉刀位的修正原理,编制了无干涉刀位轨迹算法.开发出干涉较严重的微型叶轮类零件的五坐标加工程序.通过实验证明,无干涉刀位轨迹算法是可行的,提高了UG生成整体叶轮刀路的效率,减少了操作,从而提高编程效率,同时可以有效地减少冗余刀具轨迹,提高加工效率和表面质量.     

基于性能预测的轴流泵设计研究

针对我国轴流泵效率普遍偏低的情况,结合轴流泵叶轮轮缘、轮毂处的边界层及间隙流的影响,在传统的升力法模型中引入修正系数,对传统的升力法公式进行改进,得到改进的升力法,应用两种模型完成叶轮叶片的设计,并利用NUMECA软件进行数值模拟,得到采用改进的升力法设计的叶轮叶片表面及轮毂、轮缘处的速度及压力分布均较传统升力法设计的好,设计工况点的效率比采用传统升力法设计的叶轮高2.5%.     

混流式核主泵叶轮叶片厚度分布规律对能量性能的影响

采用数值计算方法,开展混流式核主泵叶轮叶片自前盖板至后盖板方向厚度分布规律对能量性能影响的研究。通过对5种具有不同厚度分布规律叶片的叶轮进行比较分析,探索最佳叶片厚度比值和其对叶片表面静压力分布规律的影响。结果表明:当叶片后盖板处厚度与前盖板处厚度比值L=1.5时,叶轮的水力效率达到最高,当L=1.25时叶片做功能力低,叶轮内能量损失大,水力效率较低;在小流量工况下,随着比值L的增加,相同流量下扬程和水力效率都随之升高;在大流量工况下,扬程和水力效率都随着L的增大而降低;叶轮流道内压能沿着前盖板至后盖板方向增大并且最大压能位置向中间移动。     

Integrated rough machining methodology for centrifugal impeller manufacturing

In mechanical engineering, most products or components, especially those for aerospace applications, are designed to fit the requirements of free-form surface features. The impeller often required by 5-axis machine operations is a key component of the aerospace industry. When 3-axis CNC machining center is used to manufacture the impeller, great difficulties, i.e., collisions between the cutting tool and impeller, need to be overcome. Presently most commercial CAM systems for 5-axis control lack generality, and functions for the rough tool-path generation are far from sufficient. Although the rough machining is the most important procedure influencing the machining efficiency and the condition for the following finishing process, many difficulties arise in performing 5-axis rough machining. The main objective of the present study is to overcome this problem by integrating the state-of-art machining technology, and consequently effective rough tool-paths are to be generated. This study aims to implement the algorithm of the constant scallop height method to improve tool-path planning of rough machining. As a result CL data based on the geometry model of blade and hub are generated. The CL data are confirmed by comparing them with original CAD model through software simulations and later by machining experiments. The verification results show that the machining methodology and procedure adopted turn out to be a successful case.     

基于流固耦合的轴流泵叶轮结构分析

为了准确计算轴流泵叶轮的应力分布状况,采用了FLUENT软件与ANSYS软件协同仿真的方法。基于FLU-ENT,N-S控制方程与标准k-ε湍流模型对轴流泵全流道进行了三维流动计算,通过Workbench流固耦合技术传输数据,应用ANSYS对轴流泵叶轮进行了结构计算。通过数值分析,确定了叶片应力集中区域,得出了叶片应力从叶顶到叶根逐渐增大的分布规律。计算结果为轴流泵叶轮的优化设计提供了有利的依据。     

铆接叶轮的模态和离心力分析

采用hypermesh有限元软件,对由叶片与前后盖板及轮毂构成且各部件间采用铆钉联接的叶轮,分别进行模态分析和施加离心力的应力分析。计算叶轮受离心力作用的von Mise应力和铆钉所受剪切力,得到在叶片与前盖板处以及后盖板与轮毂链接处,铆钉所受的剪切力较大。     

基于流场计算的螺旋离心泵叶轮静力学分析

为研究螺旋离心泵叶轮结构的振动特性,首先建立螺旋离心泵内部流场三维模型,对设计工况下的螺旋离心泵内流场进行了定常数值模拟,得到了叶片表面的压力载荷分布;建立叶轮有限元模型,以螺旋离心泵全流道三维定常数值模拟计算结果为基础,利用顺序耦合技术进行了有预应力的叶轮静应力分析和模态分析,结果表明:叶轮的最大应力出现在叶片进口的轮毂处,叶轮强度满足设计要求;叶轮最大的形变区域出现在叶片进口的轮缘处;叶轮的变形域随着频率的增加而增大;叶轮的各阶固有频率远大于泵的运行频率,因此在运行过程中不易发生共振现象。     

A five-axis rough machining approach for a centrifugal impeller

A clear trend shows that most products or mechanical components, especially those regarding aerospace applications, are designed to fit the requirements of free form surface features. When a 3-axis computer numerical controlled (CNC) machining centre is used to produce a typical centrifugal impeller, great difficulties, i.e., collisions between the cutting tool and impeller, need to be overcome. In this case, sophisticated five-axis machines have to be utilised. Presently, most commercial computer-aided manufacturing (CAM) systems for five-axis control are lacking generality, and functions for the rough tool-path generation are far less than required. The rough machining is recognised as the most important procedure influencing the machining efficiency and is critical for the success of the following finishing process. However, great difficulties are expected to arise in performing five-axis rough machining. The main objective of the present study is to overcome this problem by combining related machining technology. As a result, CL data based on the geometry model of blade and hub of the impeller are generated. Finally, the CL data is confirmed through software simulation. The results of verification prove the machining methodology and procedure to be successful.     

离心叶轮的应力数值分析与结构优化

利用ANSYS软件平台进行离心叶轮应力分析，分别对叶轮进行整体以及无叶片轮盘的分体建模，计算叶轮在转动中叶轮应力分布和叶轮形状的对应关系。通过改变叶轮的结构参数有效降低了叶轮的最大应力，为叶轮的结构设计提供了重要工程参考。     

基于机器学习的斜流压气机多目标优化

针对100公斤级涡喷发动机,为了提高斜流压气机性能,利用编码搭建的BP神经网络-遗传算法平台,对叶轮入口轮毂半径、叶轮叶片数、扩压器轴向长度和扩压器叶片数进行压气机级的多目标优化。结果表明:优化后的压气级总压比提高了3.2%,等熵效率提高了7.9%,工作稳定性大幅度提高;优化后的斜流压气机叶轮出口处的泄漏流得到明显的改善,扩压器转弯段逆压梯度和附面层影响减小。     

轴流泵叶轮汽蚀两相流的数值模拟与分析

为了分析某型号轴流泵叶轮汽蚀状态下汽液两相流特征,本文基于均相流模型、RNG k-ε湍流模型与SIM-PLEC算法,分别从外特性和内部流场两方面分析了轴流泵叶轮的空化过程,通过定量分析不同NPSH下轴流泵的扬程下降和空泡分布的对应关系,讨论了不同空化状态下叶轮内部速度场和压力场的分布,寻找出轴流泵空化发生破坏的位置和发展趋势。数值模拟结果表明,空化初生时空泡产生于叶片背面进口轮缘处,随着轴流泵进口压力的不断降低,叶片背面外缘处空泡逐渐向轮毂侧发展,且外缘侧空泡不断向前推进,在装置汽蚀余量NPSH为6.62m时,空泡基本覆盖叶片的背面,此时叶片丧失了部分做功能力,且扬程下降明显。计算模型泵进行了现场运行试验,试验结果表明,数值模拟的空泡分布与实际破坏位置一致,验证了数值计算的准确性,也为解决轴流泵汽蚀破坏问题提供了内流流场参考。