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离心叶轮叶片加工工艺

作者:admin发布日期:2018-04-14

  航空发动机的性能是体现该国工业实力的重要标志,其数字化制造水平也是衡量该国先进制造技术的重要标志之一。离心叶轮是航空发动机关键部件之一,对其高效精密数控加工技术的研究,是提高现代先进制造企业核心技术竞争力的重要手段。改革开放以来,随着我国先进制造技术的日益成熟,我国也自主研发了航空发动机,但其性能和稳定性还与国外水平差距较大。离心叶轮是在一块毛坯上对轮毂和叶片进行整体加工,叶片为不可展直纹面,为了保证工作时气流的径向分布均匀,数控加工难度非常大,并由于其自身薄壁结构特点,导致了叶片铣削过程加工变形误差大、加工工艺参数不合理等问题。为了更好的解决上述离心叶轮在铣削加工中所存在的问题,本文建立铣削力预测模型对加工过程中铣削力进行准确计算,在此基础上研究刀具与工件变形对加工精度和加工质量的综合影响以及加工工艺参数对加工效率和表面质量的影响,进而对其加工过程进行集成优化。本文采用正交试验方法、有限元方法、柔性迭代补偿以及铣削试验,基于UG/Open GRIP、VERICUT、ANSYS、MATLAB等软件平台,深入研究叶轮叶片铣削加工中存在的问题。主要研究内容如下:1)铣削力预测模型研究?;谡皇匝榉椒?,选定四项重要加工工艺参数对工件进行铣削试验,使用线性回归方程等手段计算铣削力系数,以此研究各项工艺参数对铣削力的影响规律;分别使用微元积分法和经验公式法建立了圆锥球头铣刀铣削力预测模型,对比两个预测模型误差值大小。2)基于加工变形误差补偿的刀轨优化。对刀具和工件的三维几何模型进行特征分析,通过ANSYS软件分别对刀具和工件在加工过程中各刀位点的变形进行数值计算,利用理论分析和数值计算变形结果对整体变形偏摆角进行求解,最后采用柔性迭代补偿法对叶片加工变形进行补偿并计算出新的刀位轨迹。3)离心叶轮叶片加工工艺参数多目标优化。针对离心叶轮叶片加工效率低、加工质量差、成本高等因素,以最大生产效率、最低生产成本以及最佳表面质量为优化目标函数,结合优化设计理论根据加工环境限制确定优化约束条件,建立离心叶轮加工工艺参数多目标优化数学模型,优化求解得到最优设计变量值。

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