CAD/CAM技术在基于UG舰船螺旋桨数控加工中的应用

螺旋桨是船舶动力系统的重要组成部分,通过与水的相互作用力,产生船舶前进的动力。船舶螺旋桨的结构复杂,是一个含有大量自由曲面的零件,因此,螺旋桨的设计与加工存在较大的难度。传统的螺旋桨制造方法包括铸造、锻造等,加工精度和效率很难得到保证。近年来,随着数控加工技术的发展,基于计算机编程的CAD/CAM等技术逐渐在螺旋桨加工领域应用起来。相对于传统的螺旋桨加工方法,基于CAD/CAM技术与UG软件程序相结合,在螺旋桨复杂曲面建模和编程等方面有很大的优势。本文系统介绍了CAD/CAM和CAPP等先进的加工技术,在UG中建立了船舶螺旋桨三维模型,并生成了螺旋桨自由曲面加工的数控程序,大大提高了螺旋桨的加工精度和加工效率,具有重要的实际应用价值。     

基于UG的系列船用螺旋桨三维建模和数控编程技术研究

螺旋桨是一类复杂的自由曲面零件,根据螺旋桨的主要设计数据和叶切面的投影原理,以VC++和UG的二次开发工具UG/Open Grip为工具开发了船用螺旋桨的参数化建模系统。在此基础上,针对螺旋桨数控编程工作目前存在的问题,将知识工程技术引入螺旋桨的数控编程中,构建了螺旋桨的广义知识库和加工知识模板。运用知识推理进行螺旋桨的加工工艺决策;并且在UG的平台上,通过二次开发技术完成了船用螺旋桨的自动数控编程系统的开发,实现了船用螺旋桨CAD/CAM系统的集成化、自动化和智能化。     

船用螺旋桨先进制造技术研究进展

论述船用螺旋桨分类与制造材料,并对国内外螺旋桨加工主要装备进行分类阐述。通过对国内外螺旋桨研究成果的回顾、总结和归纳,分别从船用螺旋桨铸造技术、螺旋桨焊接技术、螺旋桨数控加工技术以及数字化检测技术等方面,国内外螺旋桨关键制造技术的发展现状进行阐述。总结船用螺旋桨制造技术的特征,指出螺旋桨未来研究的趋势。     

舰船螺旋桨四轴曲面数控加工刀位模拟规划分析

由于传统方法对船舶螺旋桨的加工刀位规划精度不高的现象,提出舰船螺旋桨四轴曲面数控加工刀位模拟规划分析。根据螺旋桨四轴曲面的结构特点,确定螺旋桨的轴向基准,对刀位进行模拟计算,生成数控加工刀位轨迹,以HOOPS为平台,对螺旋桨数控加工进行模拟,实现螺旋桨四轴曲面刀位规划。仿真实验结果表明,数控加工规划法比传统规划方法的螺旋桨加工精度高16.3%,具备有效性。     

船用螺旋桨加工工艺及数控编程技术研究

结合不同类型船用螺旋桨的加工工艺特点和企业加工技术现状,在进行螺旋桨数控加工工艺研究的基础上,针对企业如何在最短的时间内编制出可靠、高效的数控程序这一问题,以UG的CAM模块为平台,以UG OPEN/API和高级编程语言VC++为主要开发工具,在模块化软件开发思想的指导下,将CAM系统所包含的各类参数设置、刀轨计算和后处理等功能集成起来,实现了船用螺旋桨数控编程的集成化、自动化和智能化。     

基于UG的船用螺旋桨CAD/CAM计算机仿真系统的开发与建模

目前国内螺旋桨设计加工数控加工的编程方法相对比较落后,CAD/CAM软件应用十分有限。本文基于UG开发平台,利用UG/Open,VC++6.0等软件工具,自主开发船用螺旋桨的CAD/CAM智能数控编程系统,以期能够改善通用CAD/CAM软件存在的编程操作繁琐复杂、编程效率较低等问题。对船用螺旋桨制造企业具有一定的实用价值。     

基于逆向工程技术的船舶螺旋桨叶数字化设计

螺旋桨是舰船动力系统的关键组件,螺旋桨的桨叶呈复杂的空间自由曲面形状,需要具有很高的精度和良好的水动力特性,因此,船舶螺旋桨的加工和制造难度很大,是船舶工业的研究难点。逆向工程是一种相对于正向工程提出的非常规设计方法,该方法从实际工件出发,利用多种数据采集和分析手段,获取工件的关键特性,最后利用计算机辅助设计方法实现工件的设计与加工。本文介绍了逆向工程技术的加工流程与关键环节,在此基础上研究了船舶螺旋桨的数字化设计技术,有助于提高船舶螺旋桨复杂曲面结构的设计与加工效率。     

航运

我国舰船用螺旋桨加工技术实现新突破 我国科学家自主研发的“螺旋桨用重型七轴五联动车铣复合加工机床”近日正式通过科技成果鉴定．．此项成果将实现几代中国舰船人让螺旋桨安静工作、让舰船静静远航的梦想．据了解，这一车床可实现对螺旋桨叶面重叠部分、非重叠部分、桨叶轮廓以及桨毂中孔等加工区域的全面精密铣削加工，还能利用车铣复合的特点，进行一次装夹多平面的加工，大大提高了整体螺旋桨型面加工精度和加工效率，解决了大型整体螺旋桨加工的难题。     

快速成型在船舶零件制造中的应用

舰船螺旋桨叶轮和叶片的曲面结构复杂,在水下高速转动时受力状态复杂,因此,螺旋桨叶轮和叶片的设计与制造是船舶工业的重点和难点,为了满足日益增长的舰船制造业需求,提升舰船螺旋桨叶片的制造效率和质量具有深远的意义。本文研究一种FDM快速成型技术,通过船舶螺旋桨叶片的三维重构技术建立模型,利用FDM快速成型机,实现了螺旋桨叶片的一体化熔融铸造和加工。     

非均匀来流中加工误差螺旋桨的轴承力数值模拟

[目的]为研究复合材料螺旋桨的加工误差在非均匀来流中引起的轴承力问题,[方法]基于统计法,人为改变螺旋桨主桨叶沿坐标轴平移和旋转等6个自由度方向的加工误差量。在非均匀来流条件下采用SST k-ω模型和滑移网格技术对具有参数误差量的DTMB P4119螺旋桨进行螺旋桨轴承力计算,通过分析,得到螺旋桨各参数加工误差量对螺旋桨轴承力影响的基本规律。[结果]研究表明:随着各自由度方向加工误差量的增加,垂向和横向轴频轴承力呈近似线性增加的趋势,一阶叶频轴承力变化较小;桨叶在直径、螺距方向的加工误差对螺旋桨轴频轴承力影响较大。[结论]所得结果可以帮助准确预报螺旋桨性能,并为提出更为详细的螺旋桨加工精度准则奠定基础,为该领域后续的研究提供借鉴与参考。     

波浪中螺旋桨推力变化的近似计算

螺旋桨在波浪中随船运动是前进、旋转和振荡三者的结合。本文近似计算波浪中桨流体动力性能相对于静水中性能的变化,将波浪中螺旋桨运动分解为旋转兴波和振荡兴波两部分线性迭加。利用Ｇｒｅｅｎ函数法,求解其兴波问题,给出桨推力的变化值。编制程序进行了系列数值计算。结果表明,波浪中螺旋桨推力系数变化值随桨轴浸深、桨升沉振荡频率和幅值而变化。     

基于流固耦合的舵桨水动力性能研究和强度校核

文章创新地提出了将流固耦合计算方法应用于对舵桨的水动力性能和强度校核的联立求解中。应用此方法,对舵桨在不同航速下的水动力性能进行了研究,比较了不同航速下舵桨产生的推力和扭矩,总结出桨叶推力、扭矩、敞水效率随进速变化的规律;同时又以流体计算的结果作为强度计算的载荷条件,对舵桨强度进行校核,从而保证了舵桨满足强度需求。流固耦合计算方法的使用为舵桨性能研究提供了一套全新的方法。     

非定常螺旋桨表面压力面元法计算

本文建立了非定常螺旋桨势函数面元法的理论方法和数值方法，发展了相应的计算机程序，采用通过迭代实现的非线性压力库塔条件，计算了一常规桨和一大侧斜桨的桨叶表面非定压力，并与测试结果及人的计算结果进行了比较。     

全回转吊舱螺旋桨设计及其水动力性能研究

全回转吊舱推进器作为现代最先进的特种推进设备之一,近几年来其整体的水动力性能研究一直备受行业热点关注,但是针对吊舱螺旋桨设计的研究却相对较少,由于吊舱的独特结构形式,螺旋桨、舱体、吊柱等结构相互影响,因此螺旋桨设计方法和常规推进器的设计有着较大的差别,本文使用数值升力面的理论设计方法结合CFD计算方法,探索出吊舱螺旋桨水动力变化规律,分析吊舱结构对螺旋桨的水动力性能影响,为吊舱推进器的螺旋桨设计提供了一种可靠的方法。     

螺旋桨/船体粘性流场的整体数值求解

螺旋桨和船体是相互作用的,孤立地对螺旋桨或船体流场进行数值模拟均无法有效地对它们的相互影响进行研究.本文采用周向平均的混合面处理方法,实现了螺旋桨/船体流场的整体计算,计算结果和试验数据进行了比较,表明该方法能很好地模拟螺旋桨和船体之间的相互影响,从而揭示了真实螺旋桨和船体之间相互干扰的内在规律.本文研究结果为研究螺旋桨和船体相互影响提供了更加精确和实用的研究手段.     

桨舵干扰系统非定常水动力性能预估

基于对桨舵干扰的系统研究，本文提供了一个桨舵非定常干扰问题的理论计算方法，桨采用非定常涡格法，舵采用基于速度势的非定常面元法。在时域范围内通过迭代计算考虑螺旋桨和舵的相互影响。文中提供了一些算例考核，通过与实验结果对比，证明本文提供的方法是可靠的，可供实际应用。     

螺旋桨噪声的无量纲化研究

实船和船模的螺旋桨噪声存在一定的相似性,通过无量纲分析船模螺旋桨噪声可以预报实船的螺旋桨噪声。本文利用无量纲分析方法,得到影响螺旋桨噪声的一些因素,如雷诺数、桨直径、桨转速、频率、空泡数等。在此基础上对这些因素进行分析,并提出修正方法。     

反应舵在螺旋桨尾流中的水动力性能

本文对反应舵在螺旋桨尾流中的水动力性能及桨舵干扰进行了研究。舵的水动力及周围流场用面元法计算，螺旋桨性能用无限叶数的简易螺旋桨理论预估。桨舵干扰作用以迭代方法求得。采用面元法计算反应舵的性能，可以更精确地反映较复杂的反应舵表面形状对水动力性能的影响。通过计算得到的舵表面压力分布可看出反应舵节能的原因。本文还对反应舵的操纵性能进行了计算和研讨。