發(fā)布時(shí)間：2020-06-23 10:28

【摘要】：薄壁曲面零件因質(zhì)量小、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn),在航空航天、國(guó)防軍工等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。鑒于此類薄壁曲面零件往往服役于高溫、高壓、大載荷等極端工況,加工精度要求較高甚至苛刻,工程上普遍采用五軸數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。薄壁曲面零件整體剛度低,局部剛度具有強(qiáng)位置相關(guān)性,在五軸數(shù)控加工過程中,由于瞬時(shí)切削量具有時(shí)變性,隨薄壁曲面加工位置極易出現(xiàn)非規(guī)則加工變形,進(jìn)而導(dǎo)致零件大的輪廓誤差,致使加工精度難以滿足要求,影響使用性能。目前,薄壁曲面加工變形補(bǔ)償是提高薄壁曲面零件加工變形的有效途徑,然而尚存在一些不足:一方面常規(guī)加工變形誤差補(bǔ)償依賴于精確的切削力建模,這對(duì)五軸數(shù)控加工來說難度較大;另一方面,一次加工變形補(bǔ)償效果并不理想,往往須采取迭代計(jì)算補(bǔ)償?shù)姆椒▉硖岣呒庸ぞ?嚴(yán)重影響加工效率。由此,研究薄壁曲面零件加工變形的高效抑制方法,對(duì)提高薄壁曲面零件加工精度具有重要的理論與工程應(yīng)用價(jià)值。薄壁曲面零件的加工變形主要由切削力引起,而瞬時(shí)切削量是切削力的直接影響因素,加工中不斷變化的切削量造成切削力波動(dòng),進(jìn)而產(chǎn)生隨加工位置變化的加工變形量,為薄壁曲面加工變形高效補(bǔ)償提出極高要求。本文通過建立五軸端銑自由曲面瞬時(shí)切削量模型和對(duì)求解幾何特征影響下的薄壁曲面剛度變化規(guī)律,創(chuàng)新提出一種基于薄壁曲面位置相關(guān)剛度約束的瞬時(shí)切削量規(guī)劃方法,以期實(shí)現(xiàn)薄壁曲面零件加工變形均勻化,進(jìn)而結(jié)合加工進(jìn)給速度再規(guī)劃,對(duì)薄壁曲面零件精加工進(jìn)行一次性均值加工變形補(bǔ)償,最終實(shí)現(xiàn)薄壁曲面零件高質(zhì)高效加工。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,以典型的復(fù)雜薄壁曲面葉輪葉片為例,基于B樣條曲面建模方法建立葉片幾何模型,生成五坐標(biāo)端銑自由曲面零件的無干涉加工軌跡。在建立工件坐標(biāo)系、刀具坐標(biāo)系、局部坐標(biāo)系及不同坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換關(guān)系的基礎(chǔ)上,綜合考慮工件、刀具幾何特征及切削條件的情況下,根據(jù)微觀幾何切觸關(guān)系,建立了平頭刀銑削葉片零件的瞬時(shí)切削量模型,為后續(xù)葉片加工中瞬時(shí)切削量規(guī)劃奠定基礎(chǔ)。然后,建立了薄壁曲面加工有限元模型,慮及平頭刀端銑曲面過程中有效切削寬度變化,解算出自由曲面薄壁葉片在各個(gè)刀觸點(diǎn)處的彈性變形量,獲得了薄壁葉片基于幾何特征的剛度變化規(guī)律。基于此,提出一種以位置相關(guān)剛度為約束、以加工變形均勻?yàn)槟繕?biāo)的五坐標(biāo)端銑薄壁曲面零件瞬時(shí)切削量的規(guī)劃方法。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明,基于瞬時(shí)切削量規(guī)劃選擇合理的加工參數(shù),可有效均勻薄壁曲面零件加工變形。最后,以葉片截面加工為例,按照提出的瞬時(shí)切削量規(guī)劃方法進(jìn)行加工刀軌規(guī)劃,應(yīng)用A/C雙轉(zhuǎn)臺(tái)式五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行實(shí)驗(yàn)加工,結(jié)果表明以得到均勻化的加工變形。進(jìn)一步采用提出的誤差均值補(bǔ)償法對(duì)工件進(jìn)行加工變形補(bǔ)償,與常規(guī)加工變形誤差補(bǔ)償方法相比,可提高加工精度30%。研究結(jié)果為后續(xù)更深入的研究薄壁曲面零件加工中產(chǎn)生的變形抑制問題提供一定的參考,與此同時(shí),對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)加工也提供了積極的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG659;TH161
【圖文】：

(c) 補(bǔ)償路徑加工 (d) 工件補(bǔ)償加工回彈后形狀圖 4.8 薄壁零件加工變形鏡像補(bǔ)償加工Fig. 4.8 The mirror compensation for deformation of thin-walled parts.工變形誤差補(bǔ)償程序的生成是本文研究的主要目的。隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，件都有了專用后置處理器，例如 UG 的 NX/POST、pro/E 的 Pro/NCPOST、CATIA

(d薄壁零件加工變形鏡像補(bǔ)償ompensation for deformation o是本文研究的主要目的，例如 UG 的 NX/POST、位文件轉(zhuǎn)換成機(jī)床能識(shí)的數(shù)控加工刀位軌跡，再加工變形誤差補(bǔ)償主要

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 喬凱;舒小平;;薄壁件加工變形誤差預(yù)估及補(bǔ)償?shù)募蒣J];中國(guó)機(jī)械工程;2015年21期

2 付大鵬;王麗乾;;基于逆向造型的汽輪機(jī)末級(jí)葉片加工變形研究[J];東北電力大學(xué)學(xué)報(bào);2015年05期

3 史小強(qiáng);吳寶海;張定華;;航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J];航空制造技術(shù);2015年12期

4 呂云騰;祝長(zhǎng)生;;基于溫漂補(bǔ)償?shù)母邷仉姕u流位移傳感器[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2015年04期

5 董久虎;諶永祥;李雙躍;毛鵬梟;;薄壁葉片加工變形誤差補(bǔ)償[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2013年04期

6 劉存躍;董永貴;;無源諧振器在電渦流位移傳感器中的諧振增強(qiáng)效應(yīng)[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年11期

7 蔡永林;林立;黃澤華;;薄壁葉片加工誤差分析與預(yù)測(cè)[J];北京交通大學(xué)學(xué)報(bào);2012年01期

8 王玉;劉濤;單純利;卑喜敏;任麗芬;;航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片評(píng)價(jià)方法[J];計(jì)測(cè)技術(shù);2011年06期

9 顏克輝;孔詳志;羅志久;徐吉存;李鵬;;五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心發(fā)展現(xiàn)狀及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[J];金屬加工(冷加工);2011年02期

10 周志雄;周秦源;任瑩暉;;復(fù)雜曲面加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2010年17期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 胡創(chuàng)國(guó);薄壁件精密切削變形控制與誤差補(bǔ)償技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 崔寧寧;整體葉輪在線檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法研究[D];北京交通大學(xué);2015年

2 蘇凱;螺旋槳五軸數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化與能耗計(jì)算[D];華中科技大學(xué);2011年

3 徐宏;薄壁件數(shù)控側(cè)銑加工變形的預(yù)測(cè)、補(bǔ)償與實(shí)驗(yàn)研究[D];湘潭大學(xué);2007年

4 胡韋華;薄壁件加工變形的模擬仿真與補(bǔ)償技術(shù)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2006年

5 胡海濱;葉片四軸清根加工算法及工藝優(yōu)化方案研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2727192