航發(fā)精鍛葉片邊緣自適應(yīng)磨削加工方法研究.pdf

1、航空發(fā)動機(jī)精鍛葉片是航空發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵部件之一，由于其在高溫、高壓和高速狀態(tài)下工作，因此葉片加工質(zhì)量必須滿足其幾何精度及表面質(zhì)量的要求。航發(fā)精鍛葉片具有種類繁多、數(shù)量巨大、型面變化復(fù)雜及加工難度大等特點(diǎn)，葉片的加工精度及加工質(zhì)量對整個(gè)航空發(fā)動機(jī)的性能和壽命有著至關(guān)重要的作用，同時(shí)航空發(fā)動機(jī)葉片的截面形狀對航空發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的推力以及空氣的流向都有非常重要影響。為了滿足航空發(fā)動機(jī)高性能、高安全性、高可靠性及壽命長的要求，必須要對其加工精度

2、進(jìn)行嚴(yán)格要求。如果其加工精度達(dá)不到設(shè)計(jì)的理論范圍，即實(shí)際加工成型葉片的尺寸精度與截面形狀不符合實(shí)際要求，使得葉身與葉片的進(jìn)排氣邊緣不能進(jìn)行平滑過渡，這樣的葉片在運(yùn)行過程中會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)出現(xiàn)氣喘、怠速不穩(wěn)等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)將威脅到飛行安全。
　　現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)葉片的制造工藝一般采用精密鍛造，葉片型面精度由鍛模保證，一次成型不需要二次加工。但是由于葉片邊緣曲率變化大，加工余量分布不均勻并且未知，所以不能采用銑削這種剛性加工方法。因此采用砂帶

3、柔性磨削加工葉片邊緣，首先要對葉片邊緣進(jìn)行測量獲取加工余量并計(jì)算實(shí)時(shí)磨削壓力，再通過實(shí)驗(yàn)確定砂帶型號、線速度、進(jìn)給速度等工藝參數(shù)對葉片邊緣進(jìn)行自適應(yīng)磨削。
　　論文的主要研究工作如下：
　　○1根據(jù)航空發(fā)動機(jī)精鍛葉片葉身無余量加工要求及工藝要求，擬定葉片進(jìn)排氣邊的數(shù)控砂帶磨削加工方案。在復(fù)雜曲面六軸聯(lián)動數(shù)控砂帶磨削的基礎(chǔ)上，提出增加控制工件與刀具之間法向接觸力的七軸聯(lián)動數(shù)控砂帶磨削機(jī)床的邊緣磨削方法，并對砂帶接觸輪與葉片之間

4、的接觸力控制方案進(jìn)行分析研究。研究航空發(fā)動機(jī)精鍛葉片邊緣七軸聯(lián)動數(shù)控砂帶磨削工藝，確定加工軌跡規(guī)劃方案，并對砂帶、接觸輪、砂帶線速度、工件的進(jìn)給速度等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
　　○2建立精鍛葉片邊緣余量模型。根據(jù)葉片的檢測數(shù)據(jù)，重構(gòu)葉片曲面并進(jìn)行誤差分析，計(jì)算出葉片邊緣各個(gè)刀觸點(diǎn)處的余量值。提出磨削參數(shù)與加工余量之間的關(guān)系，并設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)方案，確定各參數(shù)之間的關(guān)系。
　　○3以葉片的CAD三維模型為基礎(chǔ)，通過對葉片的分析，獲取葉片型

5、面上點(diǎn)的幾何信息，以此為依據(jù)并結(jié)合砂帶磨削特點(diǎn)與復(fù)雜曲面六軸聯(lián)動砂帶磨削理論來進(jìn)行刀具軌跡規(guī)劃，拾取刀觸點(diǎn)，刀具支撐方向矢量以及接觸輪軸線矢量的計(jì)算，最終獲取刀位點(diǎn)信息。根據(jù)提取的葉片邊緣余量分布，計(jì)算控制砂帶與葉片接觸力的第七軸數(shù)據(jù)。
　　○4以O(shè)pen CASCADE為幾何內(nèi)核，應(yīng)用VS2010為開發(fā)平臺，運(yùn)用C++為編程語言，借助微分幾何的知識，進(jìn)行航發(fā)葉片自適應(yīng)加工軟件開發(fā)。該系統(tǒng)具備三維模型導(dǎo)入模塊、坐標(biāo)系設(shè)置模塊、選擇