復(fù)雜薄壁葉片加工誤差分析與研究.pdf

1、復(fù)雜薄壁曲面葉片在航天航空、船舶制造等重型工業(yè)中具有十分廣泛的用途,而數(shù)控加工是其主流的加工方法。雖然數(shù)控加工具有高精度和高效率等優(yōu)點(diǎn),但是在加工中,受力變形所導(dǎo)致的誤差一直嚴(yán)重影響著薄壁零件的加工精度和表面質(zhì)量,因此通過(guò)對(duì)切削變形進(jìn)行預(yù)測(cè)和補(bǔ)償成為減小薄壁件加工誤差的重要方法。
　　 本文針對(duì)葉輪的薄壁葉片型面在精加工中受到的銑削力,提出了球頭銑刀的銑削力模型,并通過(guò)設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)求取其相關(guān)銑削力系數(shù);研究了葉片變形迭代算法,進(jìn)

2、而計(jì)算出刀具軌跡各接觸點(diǎn)處的最終變形量;最后根據(jù)變形量補(bǔ)償程序并進(jìn)行了加工實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,提高了葉片的加工精度。論文主要包含以下內(nèi)容:
　　 1.葉片加工刀具接觸點(diǎn)軌跡規(guī)劃。基于B曲面理論,進(jìn)行自由曲面葉片建模,利用UG進(jìn)行葉輪整體造型并分別規(guī)劃了流道粗加工和葉片精加工的刀具軌跡,利用MATLAB編程,求取刀位面的偏置面,進(jìn)一步計(jì)算出與刀位點(diǎn)對(duì)應(yīng)的接觸點(diǎn)及其曲面法矢量,為變形分析做準(zhǔn)備。
　　 2.刀具銑削力建模。分析對(duì)比了基

3、于微元積分原理和正交試驗(yàn)兩種方法建立的球頭銑刀切削力模型,從后續(xù)變形分析的需要出發(fā),選擇用正交試驗(yàn)的方法確立銑削力模型,進(jìn)一步設(shè)計(jì)銑削力系數(shù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn),獲取銑削力公式中的相關(guān)系數(shù),并分析了公式模型的誤差。
　　 3.葉片變形分析。結(jié)合推導(dǎo)出的銑削力公式,計(jì)算給定參數(shù)條件下的銑削力;分析切削過(guò)程中銑削力和變形量的耦合關(guān)系,設(shè)計(jì)變形分析流程,然后用MATLAB編寫(xiě)變形量的迭代算法,并將算法和ANSYS集成起來(lái)進(jìn)行迭代計(jì)算,直到滿(mǎn)足設(shè)定

4、的迭代精度為止,最終得到所有接觸點(diǎn)處的穩(wěn)定收斂的切深、變形量和銑削力值,為補(bǔ)償程序做準(zhǔn)備。
　　 4.葉片變形補(bǔ)償。研究了補(bǔ)償誤差的方法,給出了曲面補(bǔ)償算法流程,即先利用變形迭代算法計(jì)算出葉片型面各點(diǎn)的最終變形誤差,然后用補(bǔ)償算法計(jì)算出補(bǔ)償量,得到新的接觸點(diǎn)軌跡,從而完成變形補(bǔ)償。
　　 5.葉片補(bǔ)償算法驗(yàn)證。編寫(xiě)數(shù)控機(jī)床的后置處理程序,并用VERICUT進(jìn)行NC代碼仿真,驗(yàn)證無(wú)誤后,進(jìn)行實(shí)際加工試驗(yàn):用未補(bǔ)償和補(bǔ)償后的