發(fā)布時間：2020-11-10 11:47

　　 水電能源行業(yè)在國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中占有重要地位,高水頭水力發(fā)電必須采用沖擊式水輪機組,其中的關鍵部件水斗轉輪的設計及整體數(shù)控加工技術目前在我國上尚不完善,其存在的問題如下:如何在保證水斗水力性能的前提下實現(xiàn)水斗的整體數(shù)控加工;如何進行水斗插銑加工穩(wěn)定性預測進而優(yōu)化銑削參數(shù);如何解決水斗插銑過程超長刀柄(長徑比最高可達1:20)的加工顫振問題進而提高水斗加工效率和質(zhì)量,本文針對這些問題開展了如下研究。為實現(xiàn)面向制造的水斗結構優(yōu)化,針對斗型線與射流相互作用展開了基于CFD(計算流體動力學)的數(shù)值模擬分析,優(yōu)化了水斗的水力性能。同時,也展開了水斗型面及水斗根部曲率均勻度、斗根深度和斗根厚度的結構優(yōu)化設計,使得水斗設計即滿足水力性能和強度特性,同時又能具有較好的數(shù)控加工工藝性。通過全部水斗根部結構優(yōu)化,水斗綜合應力、交變應力都有了大幅度降低。針對水斗插銑加工時刀具長徑比大易產(chǎn)生切削振動問題,進行了切削力預報及切削動力學方面的研究�；�于切削原理建立了插銑切削力預測模型,通過與有限元分析結果比對和實際切削驗證,該模型具有較高的預測精度;基于振動理論建立了插銑加工顫振三維穩(wěn)定域方程,得到了影響水斗插銑加工過程各因素對加工穩(wěn)定性的影響規(guī)律,上述工作為水斗的插銑加工工藝的優(yōu)化提供了手段。根據(jù)水斗結構和插銑加工工藝性特點,建立了刀柄振動解析模型,采用有限元方法研究了刀柄幾何結構參數(shù)、帶孔及錐柄結構、刀柄材料等因素對刀柄變形和振動影響規(guī)律,研制了新型結構的抑振刀柄,經(jīng)實際切削加工應用證明該刀柄具有較好的抑振效果,此項工作對大長徑比切削加工及其刀具設計有重要的指導意義。通過對水斗插銑過程中切削厚度的解析計算,從加工效率優(yōu)先的角度實現(xiàn)了轉輪數(shù)控加工的區(qū)域規(guī)劃。針對沖擊式水輪機轉輪在整體加工過程中的關鍵工藝問題提出了優(yōu)化的解決方案。實際加工效果表明,采用此工藝加工出的水斗質(zhì)量和效率都處于領先水平,此研究結果可為整體轉輪數(shù)控加工產(chǎn)業(yè)化提供了重要的技術支撐。通過綜合考慮水斗轉輪的設計與制造的關鍵問題,集成研究成果形成了具有自主知識產(chǎn)權的新工藝,為我國水輪機組整體轉輪的高效高品質(zhì)數(shù)控加工提供了理論指導及實用技術支持。
【學位單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TK735
【部分圖文】：

其中e 為切入角度，s 為切出角度，R為刀具半徑，ea 為徑向切削深度，S 為水平方向步距。maxcosarctan( ) arcsin2zeR s sR a R （5-1）式中：max——瞬時切屑厚度最大值對應的刀齒切入角；z ——刀齒處于切出位置時與 X 軸的夾角。在此，為了計算切屑的徑向厚度，需要將刀齒工作情況分為兩種.第一種情況： max:i e ，i 取值介于零和max 之間。 max: sini e c i t s （5-2）ct 為切屑的徑向厚度第二種情況 max:i s ， 取值介于最大值和零之間。 max:cosei s ci ra t R R （5-3）上式中r 為切入瞬時刃口與 Y 軸之間的夾角。5.1.1.2 刀具旋轉一周的切削體積a 以及步進 的函數(shù)。通過分析插

圖 5-6 切削厚度的計算Fig.5-6 Calculation of cutting thickness= arccoseaαR（sinch = R - R α（相鄰兩刀之間殘留面積Ac

其中e 為切入角度，s 為切出角度，R為刀具半徑，ea 為徑向切削深度，S 為水平方向步距。maxcosarctan( ) arcsin2zeR s sR a R （5-1）式中：max——瞬時切屑厚度最大值對應的刀齒切入角；z ——刀齒處于切出位置時與 X 軸的夾角。在此，為了計算切屑的徑向厚度，需要將刀齒工作情況分為兩種.第一種情況： max:i e ，i 取值介于零和max 之間。 max: sini e c i t s （5-2）ct 為切屑的徑向厚度第二種情況 max:i s ， 取值介于最大值和零之間。 max:cosei s ci ra t R R （5-3）上式中r 為切入瞬時刃口與 Y 軸之間的夾角。5.1.1.2 刀具旋轉一周的切削體積a 以及步進 的函數(shù)。通過分析插
【參考文獻】

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本文編號：2877893