離心葉輪葉片五軸數(shù)控銑削過程物理仿真研究.pdf

1、作為飛機的心臟——航空發(fā)動機是一個國家的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè),離心葉輪葉片作為航空發(fā)動機的關鍵零部件,其加工精度和表面質量直接決定了航空發(fā)動機的性能。目前,我國雖能研發(fā)出如“太行”渦扇發(fā)動機產(chǎn)品,但國產(chǎn)航空發(fā)動機性能遠落后于美、俄、英、法研發(fā)的成熟產(chǎn)品,究其原因除了因研發(fā)經(jīng)費投入嚴重不足外,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)對加工精度和表面質量的綜合影

2、響。如何優(yōu)化離心葉輪葉片的數(shù)控加工工藝,實現(xiàn)離心葉輪葉片高效、高質加工是目前我國航空發(fā)動機產(chǎn)品研發(fā)的一項重要課題。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驗研究,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、多軸數(shù)控加工技術、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,揭示加工變形與切削參數(shù)的關系,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,分析了復雜薄壁曲面加工物理仿真及加工質量控制等技術的發(fā)展趨勢。
　　2)建立了錐形螺旋球頭銑刀側銑力模型。在分析錐形螺旋球頭銑刀幾何結構特點及其側銑加工機理的基礎上,利用切削原理、切削力學等理論和方法,建立了錐形螺旋球頭銑刀側銑力模型,并通過正交切削實驗求解銑削力模型系數(shù)對模型進行完善,進行預測銑削力和實測銑削力進行比較,表明建立的錐形螺旋球頭銑刀

4、側銑力模型正確,奠定了后續(xù)研究基礎。
　　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,同時提出了通過調整不同切削區(qū)域的主軸轉速來改善加工表面質量的優(yōu)化策略。最后,通過有限