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Keywords: propeller， interference-free tool paths，five-axis NC machining
目 录
1.绪论.5
1.1 螺旋桨概述.5
1.2 UG CAD/CAM及复杂曲面造型技术5
1.3 五轴联动数控加工技术.6
1.4论文的主要研究内容和工作..7
2.螺旋桨的CAD造型方法...9
2.1引言..9
2.2四叶螺旋浆三文造型研究....11
2.2.1四叶螺旋浆原始造型数据.....11
2.2.2螺旋桨的设计数据转换为工件坐标系中的三文坐标的原理.12
2.2.3利用MATLAB软件把给定的数据转换为三文坐标点13
2.2.4根据转换出来的空间坐标点输入到UG NX 中进行三文建模..14
2.3本章小结19
3.螺旋桨数控加工编程...20
3.1 螺旋桨数控加工工艺分析设计...20
3.1.2 拟定加工路线21
3.1.3 确定工序具体内容..21
3.1.4 工件的定位装夹21
3.2 螺旋桨加工程序编制...22
3.2.1确定加工坐标系.22
3.2.2刀具类型及参数.22
3.2.3切削参数.25
3.2.4实体五坐标数控刀具轨迹规划分析.....27
3.3本章小结44
4．程序后处理及螺旋桨的数控加工.45
4.1螺旋桨加工程序的后处理45
4.1.1加工程序生成 .45
4.1.2 仿真验证加工程序47
5．结论.....48
致谢..49
参考文献..50
基于UG NX的四叶螺旋桨几何造型及五坐标数控加工
1.绪论
1.1 螺旋桨概述
螺旋桨是流体机械中流体与机械进行能量转换的中介装置，靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力或升力，由多个桨叶和中央的桨毂等组成。一般用于潜艇和飞机领域中。船用螺旋桨是船用推进器中效率比较高，应用最广的一种，其主要功用是使船舶前进和后退，有时也协助船舶回转。可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。流经桨叶各剖面的气 流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。船舶的性能主要取决于该船的船型、主发动机和螺旋桨三大因素。而螺旋桨的推进效率又主要取决于螺旋桨桨叶的设计与制造螺旋桨通常由桨叶和桨毅两部分组成，而桨叶又分为叶面和叶背。叶面的中间区域通常采用等螺距螺旋面或变螺距螺旋面设计，而导边和随边处则采用流线型设计;叶背则是根据不同半径处的切面厚度来决定的[2]。因此，它的设计和制造相对于常规机械零件复杂得多。通常给出螺旋桨的设计数据后，首先要对螺旋桨造型，所涉及的就是自由曲面的造型问题。曲面造型的好坏，直接决定了其加工质量。而自由曲面的造型属于CAGD(计算机辅助几何设计)学科领域[3]。当前曲面造型的主流方法之一就是B样条方法(basic spline)。根据给定的船体型值点，以三次非均匀B样条为光顺函数，采用整体光顺方法，以应变能最小、曲率变化均匀为准则，以控制点为未知量，建立最优化问题的约束方程并求解，实现船体曲线的光顺[11]。根据曲线的相对曲率线图，将优化后的光顺B样条船体曲线与插值B样条曲线、传统最小二乘法逼近曲线进行了比较。构[循规蹈矩本曲面，以UV方向上的单参数曲线族或站线、水线、纵剖线方向的截面曲线族为研究对象，以曲线族的应变能之和最小为准则，进行光顺处理，最后，以NURBS为统一数学表达式，根据光顺后得到的控制点网络，应用双三次非均匀有理B样条得到光顺的船体曲面。船体的外形较为复杂,其形状的变化直接影响船舶的性能指标，建立精确的几何模型是设计高质量船舶的基础。而船体曲面的计算机表达是对船体曲面进行设计、相关性能分析与计算以及后续CAM实现的必要基础.船体曲面是具有双曲度的相当复杂的空间曲面，不能用规则的解析曲面进行描述,因此如何更加合理地运用数学方法来表达船体曲面形状一直是造船界追求的关键目标之一。
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