【摘 要】
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高精度的航空发动机叶片一直以来都是航空业的研究重点,作为典型的薄壁类零件,不同的铣削工艺方案都会对其型面的表面质量产生重大影响。本文以航空发动机叶片为研究对象,为提高叶片的加工质量对航发叶片铣削工艺调整策略进行了研究,设计了航发叶片的铣削加工方法,建立了航发叶片铣削过程的铣削力模型,以及优化了刀具的铣削加工姿态和建立了航发叶片铣削工艺调整方法,最后完成了航发叶片铣削加工工艺参数调整方法的实验验证。
【基金项目】
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国家重点研发计划(2019YFB1703700)“数据驱动的零件精密加工过程精度稳健自愈理论与方法”;
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高精度的航空发动机叶片一直以来都是航空业的研究重点,作为典型的薄壁类零件,不同的铣削工艺方案都会对其型面的表面质量产生重大影响。本文以航空发动机叶片为研究对象,为提高叶片的加工质量对航发叶片铣削工艺调整策略进行了研究,设计了航发叶片的铣削加工方法,建立了航发叶片铣削过程的铣削力模型,以及优化了刀具的铣削加工姿态和建立了航发叶片铣削工艺调整方法,最后完成了航发叶片铣削加工工艺参数调整方法的实验验证。论文的主要研究工作如下:首先,从理论层面上提出了基于数据驱动的航发叶片工艺参数调整策略。根据航空发动机叶片的复杂构造,分析了叶片的加工难点和工艺要求,设计了航发叶片工艺参数调整方案,通过使用UG的CAM模块编制了航发叶片铣削加工的刀路轨迹并进行了干涉检查,完成了航发叶片铣削加工方法的建立。其次,为研究航发叶片的铣削过程,分析了球刀的微元切削过程,建立了基于刀具坐标系的微元铣削模型,计算了刀具的铣削面积,并结合五轴加工的特点以前倾角与侧倾角来描述刀具的加工姿态,研究了刀具姿态对叶片表面质量的影响,对不同刀具姿态铣削所产生的铣削力进行了仿真计算并对仿真结果进行了实验验证。然后,建立了航发叶片铣削工艺调整方法,设计了基于数据收集的叶片多工况铣削实验,收集了不同工况和刀具姿态铣削时产生的铣削力数据和叶片型面的曲面特征数据,并对数据进行了处理。在此基础上,建立了基于神经网络算法的叶片材料去除量估计模型,用于映射在不同工艺参数下叶片的型面精度质量,并运用处理后的数据进行了数据集划分以用于模型的参数估计。最后,基于工业以太网的通讯技术建立了集数控机床与检测设备于一体的加工检测系统。在此基础上,以某型号航发叶片为对象,通过对不同工况预测结果的分析,在加工系统上开展了航发叶片的实际铣削实验并分析了实验结果,验证了航发叶片铣削加工工艺参数调整方法的正确性与准确性。
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