航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的高速車銑加工三維顫振穩(wěn)定性及表面粗糙度的研究.pdf

1、航空葉片為復(fù)雜薄壁曲面類部件，在航空航天等國(guó)家支柱性工業(yè)中具有舉足輕重的用途，被譽(yù)為“心臟中的心臟”。一般用數(shù)控加工來加工葉片，但是鈦合金為難加工材料，加工過程中存在著一系列問題，而近年來適應(yīng)產(chǎn)品的復(fù)雜化和生產(chǎn)的高效率要求而發(fā)展起來的高速車銑復(fù)合技術(shù)非常適合航空難加工材料的加工。另一方面，葉片為薄壁件，對(duì)形狀精度要求很高，難以按照經(jīng)典理論進(jìn)行切削力分析;其制造過程中最突出的問題之一就是加工變形，而影響工件變形的一個(gè)非常重要的因素就是顫振

2、。因此加工葉片時(shí)，對(duì)加工變形和顫振穩(wěn)定性這兩個(gè)問題加以研究和控制能更好的提高葉片的加工精度和表面質(zhì)量。
　　本文針對(duì)薄壁葉片在高速車銑加工中受到的切削力，提出了球頭銑刀的剛性切削力模型;又考慮工件-刀具系統(tǒng)的薄壁件系統(tǒng)變形量建立了柔性切削力模型;通過引入相對(duì)傳遞函數(shù)的概念，建立了高速車銑加工葉片系統(tǒng)的顫振穩(wěn)定性模型，并進(jìn)行了參數(shù)化分析，討論了應(yīng)如何避免顫振的發(fā)生。本文具體的研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)對(duì)葉片參數(shù)進(jìn)行了研究分析，

3、并通過五次多項(xiàng)式法建立葉片的參數(shù)化幾何模型，然后編寫Matlab程序生成了葉片截面型線與葉片3D輪廓，分析各參數(shù)對(duì)葉型的影響。
　　(2)針對(duì)薄壁葉片型面在高速車銑加工中的切削力，提出了球頭銑刀的剛性切削力模型;研究了加工時(shí)因切削力作用的葉片變形迭代算法，進(jìn)而計(jì)算出在每個(gè)切削點(diǎn)處不同切削力作用下的刀具軌跡各接觸點(diǎn)處的最終葉片變形量與刀具的變形量，最終建立了球頭銑刀高速車銑加工葉片的柔性切削力模型，并進(jìn)行了參數(shù)化分析;對(duì)切削力在工件

4、坐標(biāo)系下的周期性變化也做了研究。
　　(3)通過研究單一自由度系統(tǒng)、多自由度系統(tǒng)（車、銑系統(tǒng)）的模態(tài)穩(wěn)定性模型，同時(shí)引入并運(yùn)用相對(duì)傳遞函數(shù)的概念，進(jìn)而推出高速車銑加工葉片的顫振穩(wěn)定性模型，并用Matlab編程得到高速車銑加工葉片的三維穩(wěn)定性葉瓣圖，最后對(duì)一些重要的參數(shù)對(duì)穩(wěn)定性的影響情況做了分析與對(duì)比，得到了一些具體的影響規(guī)律。
　　(4)對(duì)高速車銑加工葉片得到的表面粗糙度進(jìn)行建模推導(dǎo)，并進(jìn)行Matlab仿真，通過對(duì)比仿真模擬