螺旋桨作为船舶动力系统关键部件,其加工质量直接影响船舶的性能与正常运行。大型船用定距螺旋桨制造一般先采用铸造成型的方法制造毛坯,然后对桨叶、桨毂端面和内孔进行数控加工,但由于螺旋桨结构的影响,叶根桨毂仍采用人工打磨进行加工,不仅加工周期长、加工质量难以保证,而且员工工作环境极其恶劣。为解决上述大型船用螺旋桨叶根桨毂加工问题,本文在统筹分析企业具体需求、螺旋桨结构特征和叶根桨毂加工工艺的基础上,提出一种叶根桨毂加工新方案,并基于此方案对机床工作空间和叶根桨毂数控加工中的刀具路径规划、碰撞检测技术展开系列研究工作,具体内容如下:(1)为确定机床可加工的叶根桨毂区域,在分析机床运动学模型的基础上,利用蒙特卡洛随机取点法和Matlab机器人工具箱仿真得到机床工作空间云图;并采用螺旋桨与工作空间云图相拟合、工作空间三维模型与螺旋桨布尔运算两种方法分析工作空间与螺旋桨的相对位置。(2)针对叶根桨毂定轴加工刀具路径生成问题,首先基于机床运动学,对机床联动轴与半联动轴关系进行推导;依据加工曲面特征,分析刀具最大值、走刀步长、加工行距;比较不同走刀方式对加工时间的影响,在满足机床性能和零件加工质量的前提下,尽可能缩短加工过程中空走刀时间,提高加工效率;最后根据计算所得数值,生成前置刀具轨迹。(3)针对叶根桨毂加工过程中的干涉碰撞问题,应用基于分离轴理论的包围盒碰撞检测算法进行研究。首先分析机床关键部件和刀具OBB(Oriented Bounding Box)包围盒与工件八叉树节点的干涉情况,对发生碰撞的包围盒,分析其与零件三角面片的碰撞情况;最后对判定发生碰撞的刀位点,优化刀轴矢量以避免碰撞。(4)将前置生成的刀具轨迹通过专用后置处理器生成数控加工程序,通过Vericut构建加工仿真平台,对经过碰撞检测的叶根桨毂加工程序进行仿真验证。