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叶片作为航空发动机的关键零件之一,对航空发动机的性能有着至关重要的影响。叶片在发动机中的功能使命及其工作特点,决定了叶片是发动机中形状复杂、尺寸跨度大、受力恶劣、承载最大零件。新一代的航空发动机叶片多采用精密锻造方法制造,叶片型面由锻模保证,成型精度高,成型后叶身型面不需要二次加工,但由于此类叶片边缘曲率变化大,加工余量分布不均匀且对气动外形极具敏感,精锻很难满足进排气边加工要求。 目前国内精锻叶片加工正在从原来传统的手工打磨向高效数控精密磨削加工转变,在研究数控磨削加工工艺的基础上,研究数控磨削加工过程中出现的砂带磨损有及其重要的现实意义。研究数控磨削加工过程中砂带磨损过程,不仅能时时监测砂带磨损情况,有效提高砂带的使用效率和节约成本,而且能够及时预测砂带使用寿命提前更换砂带,保证数控加工精度和稳定性。本文主要研究的是数控砂带磨削加工航发叶片过程中的砂带磨损情况,旨在于实现航空发动机叶片的高效稳定持续的数控加工。 论文的主要研究工作如下: ①针对航空发动机叶片加工特点,选择合理砂带,研究微观砂带磨粒磨损机理并分析了影响砂带磨损的各种工艺因素。 ②采用宏观方法,磨削钛合金叶片材料,研究数控砂带磨损过程中砂带质量随时间的变化规律,分析了砂带线速度、砂带粒度和法向接触压力分别对砂带磨损质量的影响情况,为以后选择合适的工艺参数提供依据;采用灰色GM(1,1)系统理论建立了砂带质量变化随时间的指数函数规律。 ③应用图像处理软件 Image-Pro Plus分析砂带表面磨粒磨钝磨损平面面积率。通过正交试验与回归分析,得到砂带磨粒磨损平面面积率模型,并对预测模型进行了验证和进一步优化。同时,采用灰色关联理论,量化分析得到了砂带线速度、砂带粒度和接触压力分别对砂带磨损平面面积率的影响大小。 ④开展精锻叶片边缘砂带磨削工艺试验,在原来建立的指数函数模型的基础上,应用灰色残差理论对模型进行了优化,进一步减小了预测误差,提高预测精度。并在此基础上进行了砂带磨损加工误差分析与误差补偿的研究。