专利名称：贯流式导叶体啮合面加工工艺参数计算方法
技术领域：
本发明涉及贯流式导叶体啮合面加工工艺参数计算方法。
背景技术：
贯流式机组导水机构是该机型中最为重要的部件之一，而活动导叶是导水机构中形状复杂、加工精度要求高且数量较多的重要加工零件，其加工工艺编制和生产制造困难，目前国内各水电设备生产厂家，大多运用数控机床或设计了大量复杂专用工艺装备对导叶封水面这一空间曲面进行加工，其加工成本高，加工制造和装配周期长。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种贯流式导叶体啮合面加工工艺参数计算方法，为导叶体啮合面的粗精加工提供划线找正基准和刨刀进给角度，实现采用常规机床及常规刨削方法对空间平面的加工，节约大型数控设备采购或委外加工的高额成本费用，节约专用工艺装备设计与制造。
本发明的发明目的是通过一下技术方案实现的贯流式导叶体啮合面加工工艺参数计算方法，它包括以下步骤(1)将导叶体垂直于导叶转动中心轴线划分截面A-A，得截面上导叶转动中心到头尾部啮合点的距离Re、Rs，截面上头尾部啮合点到基准线的距离He、Hs，以及截面到球心的距离As和截面到基准线的距离H，这些参数会在导叶体加工工程图中给出，所以不用求解。
(2)计算截面头部啮合点At和尾部啮合点Aw相对于水平面及球心的夹角A1、A2、A3、A4。A1、A2、A3、A4的计算方法为A1＝arcsin((H-He)/Re)；A2＝arcsin((H-Hs)/Rs)；A3＝arctg(Re/As)；A4＝arctg(Rs/As)。
(3)计算导叶头尾部啮合线在导叶体大小端球面上三维坐标参数，以便于导叶体封水面的堆焊、粗精加工或划线。三维坐标参数的计算方法为指定坐标点N，SN为N到坐标原点S的距离，则N点的坐标参数为X＝SN*sinA4cosA2；Y＝-SN*sinA4sinA2；
Z＝SN*cosA4。
(4)计算导叶头尾部啮合线所在啮合面加工角度，以便于采用常规机床及常规刨削方法对空间平面的加工。加工角度包括刨刀横向进给方向与水平面的夹角α′以及刨刀转动角度β′，α′及β′的计算方法为α′＝arctg(tg(α-A1)/cosA3)；β′＝arctg(tg(β+A2)/cosA3)。
本发明的优点在于(1)根据导水机构工件原理和导叶加工工程图，对导叶体截面头尾部啮合点及啮合面进行分析、计算、比较、判断，结合加工制造的实际情况，将头尾部啮合点所拟合空间曲面作为空间平面进行处理，为加工工艺编制及生产制造提供了科学的理论依据。
(2)根据导水机构装配图和导叶加工工程图，建立以球心S点为坐标原点的三维坐标系，计算出导叶头尾部啮合线在大小端球面上的三维坐标，为粗精加工提供了方便的划线找正基准。
(3)根据加工工艺参数，结合加工设备，将工程图中α、β角转化为实际加工中刨刀进给角度，从而实现了采用常规机床及常规刨削方法对空间平面的加工，节约了大量专用工艺装备的设计与制造。
图1导叶参数2A-A截面计算2a头尾部啮合点相对于水平面的夹角A1、A2计算2b头尾部啮合点相对于球心S点的夹角A3、A4计算3啮合点坐标计算4啮合面角度计算图具体实施方式
如图1，将导叶体垂直于导叶转动中心轴线划分截面A-A，得截面上导叶转动中心到头尾部啮合点的距离Re、Rs，截面上头尾部啮合点到基准线的距离He、Hs，以及截面到球心的距离As和截面到基准线的距离H。
如图2，计算截面头部啮合点At和尾部啮合点Aw相对于水平面及球心的夹角A1、A2、A3、A4。其中，A1、A2、A3、A4的计算方法为A1＝arcsin((H-He)/Re)；A2＝arcsin((H-Hs)/Rs)；A3＝arctg(Re/As)；A4＝arctg(Rs/As)。
如图3，计算导叶头尾部啮合线在导叶体大小端球面上三维坐标参数，三维坐标参数的计算方法为X＝SN*sinA4cosA2；Y＝-SN*sinA4sinA2；Z＝SN*cosA4。
如图4，计算叶头尾部啮合线所在啮合面加工角度，加工角度包括刨刀横向进给方向与水平面的夹角α′以及刨刀转动角度β′，α′及β′的计算方法为α′＝arctg(tg(α-A1)/cosA3)；β′＝arctg(tg(β+A2)/cosA3)。
权利要求
1.贯流式导叶体啮合面加工工艺参数计算方法，其特征在于它包括以下步骤(1)将导叶体垂直于导叶转动中心轴线划分截面A-A，得截面上导叶转动中心到头尾部啮合点的距离Re、Rs，截面上头尾部啮合点到基准线的距离He、Hs，以及截面到球心的距离As和截面到基准线的距离H；(2)计算截面头部啮合点At和尾部啮合点Aw相对于水平面及球心的夹角A1、A2、A3、A4；(3)计算导叶头尾部啮合线在导叶体大小端球面上三维坐标参数，以便于导叶体封水面的堆焊、粗精加工或划线；(4)计算导叶头尾部啮合线所在啮合面加工角度，以便于采用常规机床及常规刨削方法对空间平面的加工。
2.根据权利要求1所述的贯流式导叶体啮合面加工工艺参数计算方法，其特征在于所述的A1、A2、A3、A4的计算方法为A1＝arcsin((H-He)/Re)；A2＝arcsin((H-Hs)/Rs)；A3＝arctg(Re/As)；A4＝arctg(Rs/As)。
3.根据权利要求1所述的贯流式导叶体啮合面加工工艺参数计算方法，其特征在于指定坐标点N，SN为N到坐标原点S的距离，则所述的三维坐标参数的计算方法为X＝SN*sinA4cosA2；Y＝-SN*sinA4sinA2；Z＝SN*cosA4。
4.根据权利要求1所述的贯流式导叶体啮合面加工工艺参数计算方法，其特征在于加工角度包括刨刀横向进给方向与水平面的夹角α′以及刨刀转动角度β′，α′及β′的计算方法为α′＝arctg(tg(α-A1)/cosA3)；β′＝arctg(tg(β+A2)/cosA3)。
全文摘要
本发明公开了一种贯流式导叶体啮合面加工工艺参数计算方法，该方法根据导叶加工工程图A－A截面上导叶转动中心到头尾部啮合点的距离Re、Rs，头尾部啮合点到基准线的距离He、Hs，以及截面到球心的距离As和截面到基准线的距离H，分别计算头尾部啮合点相对于水平面及球心的夹角A1、A2、A3、A4，然后根据参数计算导叶头尾部啮合线在导叶体大小端球面上三维坐标以及导叶头尾部啮合线所在啮合面加工角度，为粗精加工提供了方便的划线找正基准，实现了用常规机床及常规刨削方法对空间平面的加工，节约大型数控设备采购或委外加工的高额成本费用，节约了专用工艺装备设计与制造。
文档编号G05B19/18GK1888991SQ20061002140
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月17日 优先权日2006年7月17日
发明者李江涛, 王家玉, 邓志明 申请人:四川东风电机厂有限公司