航空發(fā)動機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，在航空航天等國家支柱性工業(yè)中具有舉足輕重的用途，被譽為“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，對形狀精度要求很高，難以按照經(jīng)典理論進行切削力分析;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非常重要的因素就是顫振

2、。因此加工葉片時，對加工變形和顫振穩(wěn)定性這兩個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。本文具體的研究內(nèi)容如下：
　　(1)對葉片參數(shù)進行了研究分析，

3、并通過五次多項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)對葉型的影響。
　　(2)針對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;研究了加工時因切削力作用的葉片變形迭代算法，進而計算出在每個切削點處不同切削力作用下的刀具軌跡各接觸點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，并進行了參數(shù)化分析;對切削力在工件

4、坐標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，同時引入并運用相對傳遞函數(shù)的概念，進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，最后對一些重要的參數(shù)對穩(wěn)定性的影響情況做了分析與對比，得到了一些具體的影響規(guī)律。
　　(4)對高速車銑加工葉片得到的表面粗糙度進行建模推導(dǎo)，并進行Matlab仿真，通過對比仿真模擬