航發(fā)精鍛葉片邊緣磨削機床結(jié)構(gòu)設計及優(yōu)化.pdf

1、在航空發(fā)動機中，葉片是其最關鍵的零部件之一，葉片的截面形狀與加工表面質(zhì)量對發(fā)動機的使用壽命、可靠性、工作效率等有著重要的影響。目前新型航空發(fā)動機葉片的加工工藝過程是：首先通過精密鍛造保證葉片型面成型精度，之后銑削葉片邊緣直邊，并通過手工打磨的方法完成葉片進排氣邊緣曲面的加工。這種工藝方法雖然避開了葉片型面的加工過程，但無法實現(xiàn)葉片邊緣曲面的高精度自動化加工，從而導致葉片邊緣曲面的加工精度與成型一致性較差，葉片生產(chǎn)效率低下。本文針對這種加

2、工工藝的缺陷，設計了一臺專用于加工葉片進排氣邊緣的數(shù)控砂帶磨削機床。該機床針對航空發(fā)動機葉片難加工的材料特性，采用砂帶磨削方式，具有高效的材料切除率、較強的加工適應性以及良好的加工表面質(zhì)量。針對葉片邊緣曲面復雜的結(jié)構(gòu)特點與加工余量分布的不均勻性，機床磨削機構(gòu)采用伺服電機驅(qū)動與彈簧浮動磨削的結(jié)構(gòu)布置方式，具有快速的輸入激勵響應，且能較好的適應葉片邊緣曲面形狀變化。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，通過分析航發(fā)精鍛葉片邊

3、緣曲面的加工要求與砂帶磨削的特點，確定葉片邊緣余量切削方法，根據(jù)航發(fā)精鍛葉片邊緣曲面的結(jié)構(gòu)特點，分析砂帶磨削所需的基本運動，確定機床所需的基本運動控制軸數(shù)。
　　其次，借助葉片型面砂帶磨床對葉片邊緣曲面的磨削加工實驗，分析該機床在加工葉片邊緣曲面時存在的問題。并針對其問題設計一種具有快速動態(tài)激勵響應的新型砂帶浮動磨削機構(gòu)，以適應葉片邊緣曲面磨削余量分布的不均勻性和曲面結(jié)構(gòu)的復雜多變性，從而滿足葉片邊緣曲面對加工精度與表面質(zhì)量的高要

4、求；設計機床B軸部件的結(jié)構(gòu)布局，建立機床整體模型，并對其進行數(shù)控加工仿真，檢驗機床在加工過程中的干涉與碰撞，從理論上驗證機床設計方案的可行性。
　　最后，對改進后的機床磨削機構(gòu)進行了動力學仿真，借助實驗設計方法對仿真結(jié)果進行分析，完成對磨削機構(gòu)的關鍵參數(shù)優(yōu)化，保證機床磨削機構(gòu)具有快速動態(tài)激勵響應，以滿足葉片邊緣曲面特殊的加工要求；通過對兩種布局的機床B軸部件進行動力學仿真，對比分析其結(jié)構(gòu)優(yōu)點；借助有限元軟件，對機床基礎部件進行了模