離心葉輪葉片五軸數(shù)控銑削過程物理仿真研究.pdf

1、作為飛機(jī)的心臟——航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)國家的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè),離心葉輪葉片作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零部件,其加工精度和表面質(zhì)量直接決定了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。目前,我國雖能研發(fā)出如“太行”渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品,但國產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能遠(yuǎn)落后于美、俄、英、法研發(fā)的成熟產(chǎn)品,究其原因除了因研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入嚴(yán)重不足外,主要是離心葉輪葉片的制造工藝水平仍十分落后,表現(xiàn)為缺乏長期數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)積累,數(shù)控編程僅基于幾何刀軌規(guī)劃,沒有充分考慮加工變形、切削參數(shù)對(duì)加工精度和表面質(zhì)量的綜合影

2、響。如何優(yōu)化離心葉輪葉片的數(shù)控加工工藝,實(shí)現(xiàn)離心葉輪葉片高效、高質(zhì)加工是目前我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品研發(fā)的一項(xiàng)重要課題。因此,迫切亟待深入開展離心葉輪葉片五軸數(shù)控銑削過程物理仿真與實(shí)驗(yàn)研究,以提出離心葉輪葉片數(shù)控加工工藝優(yōu)化方案。為此,本文利用切削基本理論、有限元數(shù)值模擬技術(shù)、多軸數(shù)控加工技術(shù)、UG及其開發(fā)工具等手段,探索離心葉輪葉片五軸數(shù)控銑削過程物理仿真技術(shù),揭示加工變形與切削參數(shù)的關(guān)系,建立工藝優(yōu)化策略,具體研究工作如下:
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3、)綜述了切削加工過程物理仿真、銑削力建模和離心葉輪葉片加工工藝規(guī)劃與優(yōu)化的研究現(xiàn)狀,分析了復(fù)雜薄壁曲面加工物理仿真及加工質(zhì)量控制等技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
　　2)建立了錐形螺旋球頭銑刀側(cè)銑力模型。在分析錐形螺旋球頭銑刀幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其側(cè)銑加工機(jī)理的基礎(chǔ)上,利用切削原理、切削力學(xué)等理論和方法,建立了錐形螺旋球頭銑刀側(cè)銑力模型,并通過正交切削實(shí)驗(yàn)求解銑削力模型系數(shù)對(duì)模型進(jìn)行完善,進(jìn)行預(yù)測銑削力和實(shí)測銑削力進(jìn)行比較,表明建立的錐形螺旋球頭銑刀

4、側(cè)銑力模型正確,奠定了后續(xù)研究基礎(chǔ)。
　　3)開展了離心葉輪葉片五軸數(shù)控銑削過程物理仿真?；趯Ｓ糜邢拊邢鞣抡孳浖嗀dvantEdge和通用有限元軟件ANSYS實(shí)現(xiàn)了離心葉輪葉片五軸數(shù)控銑削過程物理仿真和加工變形仿真。
　　4)基于以上研究,建立了離心葉輪葉片五軸數(shù)控銑削工藝優(yōu)化策略。一是提出了基于加工變形模擬值修正刀軸矢量的刀軌優(yōu)化策略,同時(shí)提出了通過調(diào)整不同切削區(qū)域的主軸轉(zhuǎn)速來改善加工表面質(zhì)量的優(yōu)化策略。最后,通過有限