航空發(fā)動機渦輪葉片的設計一直是航空領域的重點研究對象之一。根據(jù)葉片工作環(huán)境的改變,葉片的設計需求也在逐漸改進。由于葉片從設計到優(yōu)化再到加工的周期較長,為了解決該問題,迫切需要建立一個綜合考慮渦輪葉片從數(shù)學建模到優(yōu)化以及數(shù)控加工的參數(shù)模型,基于建立的整體參數(shù)化模型,完成后續(xù)的各項任務與工作,達到縮短葉片的研制周期,提高生產(chǎn)效率的目的。建立葉片的整體參數(shù)模型具有重要的科學意義和工程價值。本文針對能夠快速優(yōu)化和加工渦輪葉片的目的,建立了葉片的整體參數(shù)化方程模型,基于建立的葉片參數(shù)方程,對其部分參數(shù)進行優(yōu)化改進,優(yōu)化再設計葉片輪廓結(jié)構(gòu),最終達到提高工作效率的目的。根據(jù)建立的葉片三維模型和參數(shù)方程,對葉片的加工工藝進行規(guī)劃,同時手動編寫數(shù)控加工程序等。主要內(nèi)容如下:通過對渦輪葉片截面輪廓結(jié)構(gòu)的改進,建立葉片整體參數(shù)化方程,通過建立的參數(shù)方程,可以求解得到葉片表面任一點的精準坐標,獲得葉片表面數(shù)據(jù)點云集。根據(jù)得到的理論數(shù)據(jù)點,運用UG軟件建立葉片三維模型,對比傳統(tǒng)三截面法建立的葉片模型,整體參數(shù)化方法建立的葉片模型具有更高的精準度,更具可靠性。整體參數(shù)方程的建立,為后續(xù)模型的優(yōu)化和加工提供了更為精準的數(shù)據(jù)來源,從理論上更具有可靠性。對葉片的結(jié)構(gòu)參數(shù)幾何進口角β1r和幾何出口角β2r,進行了優(yōu)化再設計,通過計算得到的新參數(shù)值與原始參數(shù)相比,其模型結(jié)構(gòu)的工作效率提高了 0.625%。達到了優(yōu)化目的,且驗證了整體參數(shù)模型的可行性。同樣,根據(jù)優(yōu)化后的新參數(shù),建立了新的葉片三維模型。對葉片的加工工藝進行規(guī)劃分析,同時對葉片的加工參數(shù)給定計算范圍,參照計算結(jié)果,可以根據(jù)加工要求快速確定加工參數(shù)。根據(jù)五軸加工中心坐標系的變換關系,得到了葉片精加工程序的參數(shù)方程,可以根據(jù)參數(shù)方程快速求得葉片的加工程序。對不同性能需求的葉片,更改參數(shù)后,可按照該方法快速得到加工程序,縮短葉片的生產(chǎn)周期�；诮⒌臏u輪葉片整體參數(shù)模型,在葉片的優(yōu)化和葉片的加工過程中均得到了滿意的結(jié)果。不僅使渦輪葉片的工作性能得到了有效的提升改善,同時在葉片的生產(chǎn)設計周期上也做到了相應的貢獻。建立葉片的整體參數(shù)模型,以及生成參數(shù)化加工代碼,具有較大的工程應用前景。
【學位單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TG659;V263.1
【部分圖文】：

懌低壓軸承邐中壓軸承低壓軸承逡逑圖１－１航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖逡逑渦輪葉片的外形結(jié)構(gòu)是由回轉(zhuǎn)櫞板、葉身和榫根之間相互連接組合而成，如逡逑圖１－２所示，為葉片模型組成結(jié)構(gòu)。逡逑１邋．＾１逡逑榫頭１逡逑圖１－２葉片模型結(jié)構(gòu)示意圖逡逑１．２國內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑完整渦輪葉片的設計路線包括以下幾個方面：從葉片最初的結(jié)構(gòu)設計，到結(jié)逡逑構(gòu)性能的優(yōu)化，再到生產(chǎn)工藝的規(guī)劃，最終加工成型。渦輪葉片的整個設計優(yōu)化逡逑過程如圖１－３所示。逡逑２逡逑

航空渦輪發(fā)動機是航空領域的核心，發(fā)動機的葉片可以分成以下四個部分，逡逑即：扇葉（ｆａｎ邋ｂｌａｄｅｓ）、壓氣機葉片（ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ邋ｂｌａｄｅｓ）、高壓禍輪葉片（ｈｉｇｈ逡逑ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｔｕｒｂｉｎｅ邋ｂｌａｄｅｓ）、低壓禍輪葉片（ｌｏｗｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｔｕｒｂｉｎｅ邋ｂｌａｄｅｓ）。如圖邋１－］航逡逑空發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖所示。根據(jù)工作性質(zhì)對于渦輪葉片又可進一步劃分為：工作逡逑葉片（又稱為動葉）和導向葉片（又稱為導葉）［４］。逡逑

ＤＭＵＶｏｕｔｉｏｎ系列加工中心己經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾完成五面加工的技術，日本研逡逑制的五面加工機床更是可以傾斜任意角度進行加工零件［６Ｕ。對于渦輪葉片的高速逡逑高效切削技術［６２］，其使用五軸數(shù)控機床加工，如圖１－４所示，不僅生產(chǎn)效率得到逡逑提高，且生產(chǎn)出的葉片表面精度很高。逡逑

本文編號：2829262