航空发动机整体叶轮五轴数控加工机床运动学分析

C ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ2012 06118案例ASES整体叶轮数控加工的工艺分析文／王　睿（1）执行如下命令：$ cd c:$ grep -v＇^[1-9][0-9]*[^[:print:]]\{2\}[1-9][0-9]*[^[:print:]]\{2\}[1-9]＇contents.txt > step1.txt 若“^”是方括号中的第一个字符，则不再表示匹配文本行的开头，而是对其后面的模式取相反结果。

[:print:]表示可打印字符。

因此[^[:print:]]\{2\}表示匹配两个不可打印字符。

注意单引号括住的部分没有空格。

打开step1.txt，可以看到，序号形如“1 1 1”和“1. 1. 1”的三级标题都被删掉了。

（2） 执行如下命令：$ grep -v ＇^[1-9][0-9]*\.[1-9][0-9]*\.[1-9][0-9]*＇step1.txt > step2.txt此处，用“\.”匹配英文句号，因为单个“.”可以匹配任意字符，而前面加上反斜线（称为转义符）后，就只能匹配英文句号。

打开step2.txt，可以看到，序号形如“1.1.1”的三级标题也都被删掉了，任务完成。

二、查找稿件中的不规范术语grep还可以从一个文件中获取欲匹配的模式，并且一次搜索多个文件。

命令如下：$ grep –f 含匹配模式的文件原始文件例如，某位作者为其编写的C++图书提供了随书源文件。

部分文件的代码注释中使用了不规范的术语，如，把“面向对象”写成了“物件导向”，把“内存”写成了“记忆体”。

现在要确定哪些文件含有不规范术语。

如果逐一查找，比较费时。

此时可以把不规范的术语写在一个名为jargons.txt的文件中，每行一个。

将文件放在源文件所在目录，假设是C:\source。

然后执行如下命令：$ cd c:$ cd source$ grep –f jargons.txt *.cpp屏幕上就会输出所有含有不规范术语的源文件名。

整体叶轮的五轴高速铣削加工工艺优化的开题报告一、研究背景整体叶轮是一种重要的涡轮机器械零件，在航空航天、汽车、电力、冶金等行业广泛应用。

随着工业化的发展，对整体叶轮的制造精度和加工效率要求越来越高，因此需要开发新的高效加工工艺来提高整体叶轮的加工质量和生产效率。

五轴高速铣削技术是一种高效、精度高的加工工艺，适用于复杂曲面件的加工。

在整体叶轮加工中，五轴高速铣削技术可以实现一次装夹完成整体叶轮的加工，节省了制造成本和生产周期，同时还可以提高加工准确度和表面质量。

二、研究内容本文旨在研究整体叶轮的五轴高速铣削加工工艺优化，主要内容包括以下几个方面：1. 整体叶轮的数学建模：通过对整体叶轮的结构和特点进行分析，建立整体叶轮的数学模型，并根据模型进行加工路径规划。

2. 五轴高速铣削加工工艺分析：通过对五轴高速铣削加工过程中的切削力、加工精度、卡盘夹持力、加工速度等因素的分析，制定出适合整体叶轮加工的五轴高速铣削加工工艺参数。

3. 五轴高速铣削加工工艺优化：通过对五轴高速铣削加工工艺参数的调整和优化，提高整体叶轮的加工效率和加工质量，降低制造成本和生产周期。

4. 加工实验：针对整体叶轮的加工工艺优化方案，进行五轴高速铣削加工实验，验证优化方案的可行性和有效性。

三、研究方法本研究采用实验研究与理论分析相结合的方法，通过对整体叶轮加工过程中的切削力、加工精度、卡盘夹持力、加工速度等因素的实验测试和理论模拟，制定出适合整体叶轮加工的五轴高速铣削加工工艺参数，并对参数进行调整和优化。

同时，对优化方案进行加工实验验证，以验证优化方案的可行性和有效性。

四、研究意义本研究的目的是为了提高整体叶轮的加工质量和生产效率，降低制造成本和生产周期。

具体的意义包括：1. 推动五轴高速铣削技术在整体叶轮加工领域的应用，提高企业的竞争力和市场占有率。

2. 提高整体叶轮的加工准确度和表面质量，提高产品的品质和使用寿命。

3. 降低整体叶轮的制造成本和生产周期，提高生产效率和企业经济效益。

五轴联动机床深度研究报告一、五轴联动机床结构五轴联动机床由机床主体、进给系统、控制系统和刀具系统组成。

机床主体主要由床身、工作台、主轴箱和转台组成。

进给系统包括进给轴和主轴箱的直线进给机构。

控制系统采用数控系统，可以实现自动化生产和高精度加工。

刀具系统包括刀架、刀柄和刀具。

二、五轴联动机床加工原理五轴联动机床采用五个坐标轴进行加工，可以实现工件在空间中任意位置的加工。

通过主轴和转台的旋转，以及进给轴的移动，可以实现工件的多轴联动加工。

五轴联动机床可以实现对工件的多面加工，提高加工精度和生产效率。

三、五轴联动机床应用领域五轴联动机床广泛应用于航空航天、汽车、模具制造、医疗器械等行业。

在航空航天领域，五轴联动机床可以加工复杂形状的零件，提高零件的精度和质量。

在汽车行业，五轴联动机床可以加工汽车零部件，提高生产效率和产品质量。

在模具制造领域，五轴联动机床可以加工复杂的模具，提高模具的加工精度和生产效率。

在医疗器械制造领域，五轴联动机床可以加工高精度的医疗器械零件，提高产品的质量和可靠性。

四、五轴联动机床发展趋势随着工业自动化水平的不断提高，五轴联动机床将会越来越广泛的应用于各个领域。

未来五轴联动机床的发展将呈现以下几个趋势：1.加工精度不断提高。

随着五轴联动机床结构和控制系统的改进，加工精度将会进一步提高，满足对高精度零件的加工要求。

2.加工效率不断提高。

随着五轴联动机床进给系统和刀具系统的改进，加工效率将会不断提高，提高生产效率和经济效益。

3.多功能化发展。

五轴联动机床将会具备更多的功能，可以适应更多的加工需求。

4.智能化发展。

五轴联动机床将会应用智能控制技术，实现自动化生产和智能化加工。

综上所述，五轴联动机床具有很高的加工精度和生产效率，广泛应用于航空航天、汽车、模具制造和医疗器械等领域。

未来五轴联动机床将不断提高加工精度和生产效率，实现多功能化和智能化发展。

1 前言叶轮是压缩机、透平机和泵等的核心部件，其加工质量的优劣对压缩机的性能有着决定性的影响。

20世纪80年代中期，在先进透平机械的结构设计中，出现了“三元整体叶轮”结构。

三元叶轮是根据透平式流体机械内部流体的三元真实流动状况而设计的，能大幅度地降低能耗。

整体式三元叶轮是指轮毂和叶片在同一毛坯上，具有结构紧凑、曲面误差小、强度高等优点。

由于叶轮采取了整体式结构，而叶片的形状又是机械加工中较难加工的复杂形状曲面构成的，因此加工时轨迹规划的约束条件比较多，相邻叶片空间较小，加工时极易发生碰撞干涉，自动生成无干涉刀位轨迹较困难。

目前国外一般应用整体叶轮的五坐标加工专用软件，主要有美国叶轮制造公司NREC推出的专用软件包：MAX-5，MAX-AB；瑞士Starrag生产的数控机床所带的整体叶轮加工模块，还有Hypermill等专用叶轮加工软件。

此外，一些通用的软件如：UG、CATIA、PRO/E、 MasterCAM等也能用于整体叶轮的加工。

本文选用UG NX4.0对整体叶轮进行加工轨迹规划。

2 加工工艺及装备分析2.1 加工工艺流程规划叶轮的一般构成形式是若干组叶片均匀分布在轮毂上，相邻两个叶片间构成流道，叶片与轮毂的连接处有一个过渡圆角，使叶片与轮毂之间光滑连接。

叶片曲面为直纹面或自由曲面。

整体叶轮的几何形状比较复杂，一般流道较狭窄且叶片扭曲程度大，容易发生干涉碰撞。

因此主要难点在于流道和叶片的加工，刀具空间、刀尖点位和刀轴方位要精确控制，才能加工到其几何形状的每个角落，并使刀具合理摆动，避免发生干涉碰撞。

叶轮加工首先由最初的毛坯——棒料、铸造件或者锻压件采用车床进行外轮廓的车削加工，得到叶轮回转体的基本形状。

通过对叶轮结构和加工工艺的分析，叶轮加工主要由粗加工叶片间流道（叶轮开粗）、流道曲面的半精加工、叶片精加工、流道精加工和倒圆部分的清根加工等工序组成。

2.2 刀具选择刀具刚性和几何形状是叶轮加工刀具选择的主要因素，在流道尺寸允许的情况下尽可能采用大直径的刀具。

整体叶轮的五轴数控编程与加工2009-04-13 15:13:17 作者：张家口煤矿机械制造高级技工学校任涛来源：《CAD/CAM与制造业信息化》杂志分享到:更多...叶轮又称工作轮，离心式压缩机中唯一对气流作功的元件，转子上的最主要部件。

一般由轮盘、轮盖和叶片等零件组成。

气体在叶轮叶片的作用下，随叶片作高速旋转，气体受旋转离心力的作用，以及在叶轮里的扩压流动，使它通过叶轮的压力得到提高。

对叶轮的基本要求是：1.能给出较大的能量源。

2.气体流过叶轮的损失要小，即气体流经过叶轮的效率要高。

3.气体流出叶轮时各参数合宜，使气体流过后面固定元件时的流动损失较小。

4.叶轮型式能使整机性能曲线的稳定工况区及高效区范围较宽。

常分为闭式、半开式和开式叶轮。

叶轮的建模可分为轮毂曲面(Hub)以及叶片曲面(Blade)两部分,叶片又包含包覆曲面(Shr oudSurface)、压力曲面(Pressure Surface)和吸力曲面(Suction Surface)，如图1所示。

叶轮轮毂面及叶轮盖分别由叶片中性面根部曲线和叶片中性面顶部曲线绕Z轴旋转而成。

经过旋转轴Z的设计基准面为子午面。

中性面是处于叶片压力面和吸力面中间位置的曲面。

对于轮毂曲面和包覆曲面，可分别由叶片根部曲线和叶片顶部曲线绕Z轴回转而成，故在整体叶轮的建模过程之中，把叶片的建模放在轮毂曲面和包覆曲面建模之后。

叶轮类零件构成的一般形式是若干组叶片均匀分布在轮毂的曲面上。

一组叶片中可能只有一个叶片，也可能有若干个叶片。

前一种情况的叶片分布称为等长叶片，后一种的叶片形式主要指含有小叶片，一般称为交错叶片。

本例的整体叶轮产品效果，如图2所示。

一、整体叶轮结构加工工艺分析在本实例中，需要对整体叶轮的流道、叶片和圆角主要曲面进行加工，如图3所示。

另外，在叶片之间有大量的材料需要去除。

为了使叶轮满足气动性的要求，叶片常采用大扭角、根部变圆角的结构，这给叶轮的加工提出了更高的要求。

五轴数控系统正运动学和逆运动学示例文章篇一：《探索五轴数控系统的正运动学和逆运动学》嘿，你知道五轴数控系统吗？这可超级酷呢！我今天就想跟你唠唠这个五轴数控系统里的正运动学和逆运动学。

我有个叔叔呀，他就在一个大工厂里工作，那里就有好多这种五轴数控的机器。

我每次去他的工厂，都觉得那些机器像是一群超级智能的大怪兽。

它们能做出好多好多厉害的东西，像超级精密的零件啦，还有那些造型特别复杂的模具。

叔叔说，这些机器之所以这么厉害，很大一部分原因就是五轴数控系统里的正运动学和逆运动学在起作用呢。

那啥是正运动学呢？就好比你有一个超级复杂的机器人，这个机器人有好多关节，每个关节都能转动或者移动。

正运动学呀，就像是你知道每个关节要怎么动，然后就能算出这个机器人的手或者头最后会在什么位置。

在五轴数控系统里也是一样的。

五轴嘛，就是有五个方向可以动的轴。

每个轴动一点，就像机器人的关节动一下。

要是我们知道这五个轴是怎么动的，那就能知道加工工具最后会到达哪里，能做出什么样的形状来。

这就好像是你知道了地图上每一步的路线，那你就能知道最后会到达哪个地方。

你看，是不是很神奇呀？我有次在叔叔工厂看到一个小零件的加工。

那加工的工具就像一个超级小的精灵，在材料上跳来跳去的。

叔叔告诉我，这个时候，数控系统就是根据正运动学的原理，控制着那些轴，让加工工具准确地到达该去的地方。

就像你玩那种走迷宫的游戏，你得按照一定的规则走，才能走到终点。

正运动学就是这个规则，它让加工工具在材料这个大迷宫里准确地找到自己的路。

那逆运动学呢？这可就有点像反过来想问题了。

还拿那个机器人来说，要是你知道机器人的手要到达某个特定的位置，那你得算出每个关节要怎么动才能让手到达那里。

在五轴数控系统里，就是如果我们想要加工工具到达某个特定的形状或者位置，我们就得算出这五个轴分别要怎么动。

这可不容易呢，就像你在一个特别大的游乐场里，你只知道要到达那个最高的摩天轮那里，但是你得自己想办法找到从你现在位置到摩天轮的路，可能要经过好多弯弯绕绕的小路，还要避开好多人。

摘要数控铣床日益向高速度、高精度和高刚度的方向发展，其机构日趋复杂，对其工作性能的要求越来越高。

而发达国家在进出口技术含量高的五轴联动加工中心方面，对我国进行限制。

所以，我国就必须自主开发。

虚拟制造技术的发展应用，为开发研究高技术数控机床产品提供了技术手段。

本科题的主要任务是在设计阶段采用有限元法完成基础件（底座、工作台、滑枕、立柱）及整机的虚拟动力学分析。

其虚拟动力学研究包含两个方面：固有振动特性分析和响应特性分析。

对基础件（底座、工作台、滑枕、立柱）及整机进行了固有振动特性分析，得出了相应的固有频率和振型，通过振型的动画显示，形象而逼真地描述各模态的振动过程。

对滑枕进行了响应特性分析，得出了主轴在工作转速下的响应位移，并绘出了主轴在一系列频率下的响应位移对频率的曲线。

本课题的研究，为设计高性能的基础件（底座、工作台、滑枕、立柱）及整机提供了可靠的理论依据，缩短了产品的开发周期，降低了开发成本，其中的分析方法易于推广到其它各类机床的开发研究中，故本课题的研究方法及结论具有广泛的工程意义。

ABSTRACTThe milling machine is developing towards high speed, high precision and high rigidity, its organization is becoming more complex, the need of its work performance is becoming more. For the developed countries restrict our country in importing the NC machine with 5-axes linkage, we should do it by ourself. The development and appliance of the VMT provide the technical measurement in exploiting the NC machine tool of the high technology. The main task of this study is the accomplishment of the virtual dynamics of the basic parts including worktable、base、slider and the whole machine by means of the finite element analysis. The virtual dynamics research include two sides: the analysis ofthe inherent libration speciality and the analysis of the response speciality.The analysis of the inherent libration speciality of the worktable、base、slider and the whole machine oth the system is done to get the relevant inherent frequencies and the librating models. The moving show of the librating models describes the vibrating process of several modes.The analysis of the slider is done on the slider, the response displacement of the working speed is gotten. The curve of the response displacement and the frequency is drawn.The virtual dynamics research is done in this thesis, to shorten the exploiting period of the product, and to reduce the exploiting cost. The reliable theory is provided to design the worktable、base、slider and the whole machine performance. The way is easy to extend to the research of the other machine tools. So the way and the conclusion is of abroad engineer meaning.1．1 课题研究的来源和技术背景本课题的主要任务是对五轴加工中心的动力学分析（固有振动特性分析和响应特性分析）。

叶轮零件的五轴数控制造质量与关键技术研究叶轮是一个很重要的机械零件，在液体和气体传送、涡轮发电机和蒸汽轮机等领域都有广泛的应用。

制造优质叶轮是保证这些设备高效、安全运行的关键因素之一。

为了达到高品质叶轮零件的要求，五轴数控制造技术（5-axis CNC machining）是至关重要的。

下面将会详细阐述该技术的基本原理，以及叶轮制造过程中的关键技术。

五轴数控制造技术是一种以数控机床为基础的先进加工技术，旨在提高设备的制造效率与加工精度。

该技术最主要的特点是机械零件的各个曲面都可以在一次加工中完成，无需多次换刀和装夹，从而避免了多次加工导致精度误差的累积，提高了加工效率和零件精度。

而在叶轮制造的过程中，叶轮轮毂和叶片的形状对零件精度有着至关重要的影响，因此需要特别关注其加工细节。

以下是一些制造叶轮零件的关键技术：第一步：工艺设计这是制造任何零件的第一步，也是最重要的一步。

工艺设计包括计算机辅助设计（CAD），计算机辅助制造（CAM）等，它是实现五轴数控制造的基础。

工艺设计可以提高制造效率和质量，并降低成本。

第二步：材料选择和加工前准备不同的叶轮操作环境需要不同的材料，比如温度、压力、腐蚀等。

因此，选择合适的材料是至关重要的。

在加工前，需要对材料进行气体灰度测量、表面越限检查、热处理等，以确保材料质量达到要求。

第三步：五轴数控制造技术的应用五轴数控制造技术可以在一次加工中完成叶轮轮毂和叶片的加工，避免了多次加工导致的加工误差，提高了精度和效率。

尤其是在叶片的加工中，五轴数控技术可以确保其弯曲或扭曲的形状完全一致，从而确保了叶轮零件的整体平衡性和流体力学特性。

第四步：质量控制和性能测试通过CAD/CAM进行的工艺设计以及五轴数控制造技术的加工，能够产生高度准确的叶轮零件。

然而，为了确保叶轮零件达到设计要求，还需要进行一系列的质量控制和性能测试，如静态平衡、动态压力测试等，以确保零件的可靠性和性能。

综上所述，五轴数控制造技术在叶轮零件的制造过程中扮演着至关重要的角色，它可以提高生产效率，降低生产成本，并确保零件的高质量和高精度。