基于UG的系列船用螺旋桨三维建模和数控编程技术研究

为 了缩 小 与 国外 的差 距 ，打 破 国外 的技 术封 锁 ，尽 早 实现 船 用螺 旋桨 的 自动 数控 编 程 技术 ，在 国
外通 用 的 Ｃ ／ Ａ ＡＤ Ｃ Ｍ 软件 的基 础 上 ，针对 螺旋 桨制 造 企业 的 需求 ，通 过二 次开 发工 具 开发 出适 合螺 旋
桨 的专用 的 Ｃ ／Ａ ＡＤ Ｃ Ｍ
螺 旋桨 作 为一 种应 用广 泛 的推 进 器 ，是 船舶 和 水下 航 行器 动 力系 统 的核 心部 件 ，其 设 计和 制造 状
况关 系着 以造 船 业 为代表 的重大装 备 制造 业 的水 平和地 位 【。传统 的螺 旋桨 设计 和 加工 方 法效 率极 低 ， １ ］ 加工 精 度达 不 到要 求 ，而 且对 工 人 的技 术水 平要 求 很 高 。随着 先进 的五轴 数控 加 工 中心 的 出现 ，螺 旋 桨 的数 控加 工 已成 为 必然 。 目前 ，国 内的螺 旋桨 制 造企 业 数控 编程 的方法 都 比较 落 后 ，某 些企 业 已经 引进 了通用 的 Ｃ ／ＡＭ 系 统 ，但是 由于 编程 操作 繁 琐复 杂 、重 复性 劳动 多 、 自动 化程 度 低 、对编 程 ＡＤ Ｃ
系统的主要任务是为螺旋桨 的 Ｃ Ｍ 系统快速提供精确 的螺旋桨三维模型。 Ａ 螺旋桨的 Ｃ Ｍ 系统主要由 Ａ
４ 个模块和 １ 个知识库组成 ， 其中 ４个模块分别是螺旋桨的加工工艺决策模块、 优化加工方案模块、 后
置 处 理模 块和 知 识 管理 模块 ；知识 库 是 由工 艺知 识库 、 刀具 库 、切 削参 数库 、机 床 及后 处理 器库 和模 板 库等 组成 的广义 知识 库构 成 。广 义知 识库 里蕴 含 了企业 多 年积 累 的宝贵 经验 ，使 得在 Ｃ Ｄ／Ａ 操 Ａ Ｃ Ｍ 作 过 程 中减 少 或 者 取代 Ｃ ＮＣ 工 程 师 的判 断和 决 策 ，是 整 个 Ｃ ＡＭ 系 统 正 确 运 行 的基 础 和 保 障 。 船 用螺 旋桨 Ｃ Ｄ／Ａ 系统 运行 的过程 是 ： Ａ Ｃ Ｍ 首先 ， 通过 螺 旋桨 的参 数化 建模 系统 构建 螺旋 桨 的 Ｃ Ｄ Ａ 模 型 ；其 次 ，通 过模 板 的 匹配 、工 艺 决策和 加 工 向导 生成 螺旋 桨 的加 工 刀轨 ；最 后 ，通 过后 置处 理器 生 成螺 旋桨 的数控 代 码 。整 个过 程 仅需 很少 的交互 式 操作 ，就 能 实现 螺旋 桨 的快速 编 程 ， 降低 了对 工
软件 。首先运 用 ｖｃ ＋ ＋ 的编程 技术 实现 了螺旋 桨 的参数 化造 型 ；其 次应 用 知识
工程 技 术将 螺旋 桨 工程 技术 人 员多年 积 累 的知识 融合 到 Ｃ ＡＭ 系 统 中，实 现 了船用 螺 旋桨 智 能编程 系 统 的开 发 ，从而 达 到 了 Ｃ Ｄ／Ａ 系 统 的集 成 ，有效 地提 高 了螺 旋桨 的编 程效 率和 加 工质 量 ，缩 短 了 Ａ Ｃ Ｍ
５ ３卷
第 １ （ 期 总第 １９期 ） ９
中
国
造
船
、ｏ．３ Ｎｏ １ （ ｅｉｌ ． ９ ，１ ５ ． Ｓ ｒａ Ｎｏ １ ９）
Ｍ ａ ．来自百度文库 ｌ ｔ ０２
２１ ０ ２年 ３ 月
Ｓ Ｐ ＨＩ ＢＵＩ ＬＤＩ ＮＧ ＯＦ ＣＨＩ ＮＡ
文 章 编 号 ： １０ ．８ ２ （ ０ ２ １ １２０ ０ ０４ ８ ２ １ ）０ ． ７ —５ ０
基 于 ＵＧ 的 系 列船 用螺 旋 桨 三 维 建 模 和 数 控 编 程 技 术 研 究
张胜文 ，徐 玲 ，方喜峰 ，朱成顺
（ 苏科技 大学现代制造技 术研 究所 ，镇 江 ２ ２ ０ 江 １０ ３）
摘
要
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 ＋ Ｕ ＋ 和 Ｇ
螺旋 桨 的设计 制 造周 期 。
收稿 日期 ：２ １－９１ ：修 改稿 收稿 日期 ：２ １．２２ ０ １０—９ ０２０—３
５ ３卷
第 １期 （ 总第 １９期 ） ９
张胜文， 基于 Ｕ 等： Ｇ的系列船用螺旋桨三维建模和数控编程技术研究
１ 系统 工作原理及组成
船 用 螺旋 桨 Ｃ Ｄ／Ａ 系 统 的工作 原 理如 图 １ 示 。螺旋 桨 的 Ｃ Ａ Ｃ Ｍ 所 ＡＤ 系统 主要 由 ２个模 块 和 １ 个 数 据 交换平 台组成 ，其 中 ２个模 块 分别 是螺 旋桨 的叶切面 型值 点 计算 模块 和基 于 Ｕ ／ ｐｎＧ ｉ 图形 Ｇ Ｏ ｅ ｒ ｐ的 绘 制模 块 ；１ 数据 交换 平 台主 要是 为 了获取 各类 螺旋 桨 的桨 叶轮廓 尺 寸数 据和 叶切 面尺 寸数 据 。 Ａ 个 Ｃ Ｄ
的二次开发工具 Ｕ ／ｐｎ ｒ ＧＯ ｅ Ｇｉ ｐ为工具开发 了船用螺旋桨 的参数 化建模 系统。 在此基 础上 ， 对螺旋桨数控编 针 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
人员 要 求很 高等 原 因 ，因此 Ｃ ＡＤ／ ＡＭ 系 统 尚未在 螺 旋桨 的数 控 编程 中发 挥重 要 作用 。 国外 的软件 科 Ｃ
技公 司对 螺 旋桨 Ｃ ／ＡＭ 技 术 的研 究 比较早 ，技 术相 对 比较成 熟 】 且 已经 为螺旋 桨 设计 了专 用 ＡＤＣ 。，而
的 Ｃ ＡＤ／ ＡＭ 软件 ，但 是对 我 国实行 技 术封 锁 ，软件 价 格 也极 其 昂贵 ，这 些不 利 因素 导致 了专 用 的 Ｃ Ｃ ＡＤ／ Ａ 软 件 在 我 国螺旋 桨制 造 企业 中 尚未得 到应 用 。 Ｃ Ｍ
桨 的 自动数控编程系 统的开发 ，实现 了船用 螺旋桨 Ｃ ＤＣ Ｍ 系统的集成化 、 自 Ａ ／Ａ 动化和智 能化。
关 键 词 ：船用螺旋桨；Ｃ ＤＣ Ｍ；数控编程；知识工程 Ａ ／Ａ 中图分 类号 ：Ｕ ７． ； Ｐ ８ ６１ ９Ｔ １２ ９ 文 献标 识码 ：Ａ
０ 引 言