本文關鍵詞：直紋面型葉輪銑削變形及加工參數(shù)優(yōu)化研究

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【摘要】：整體葉輪作為航空航天發(fā)動機的重要零件,其葉片型面大多為曲率多變的自由曲面,葉輪葉片加工質量的優(yōu)劣對整機性能有著關鍵的作用。然而,整體葉輪的葉片是典型的薄壁件,在加工過程中很容易造成加工尺寸偏差、厚度不均勻、葉片變形等一系列的問題。因此,本文對影響葉輪加工精度的銑削變形及參數(shù)優(yōu)化技術的研究具有十分重要的意義。首先,基于B樣條曲線和曲面的基本性質,將葉輪實體模型的原始數(shù)據點導入UG軟件中,對整體葉輪模型進行幾何建模。根據整體葉輪的加工工藝,對整體葉輪加工的刀具軌跡規(guī)劃技術進行了研究。相關模型及規(guī)劃軌跡為直紋面葉片的銑削力建模、葉片變形量的計算、參數(shù)優(yōu)化等后續(xù)研究提供了基礎。其次,對直紋面?zhèn)茹姷奈遢S銑削力模型進行了研究,在考慮曲面曲率對銑削力影響的基礎上,將切深進行等效,并對球頭銑刀的側刃進行銑削力建模。對銑削力系數(shù)模型進行了建立,并通過正交試驗對銑削力系數(shù)進行了計算。為葉片加工變形的有限元分析提供技術支持。再次,在將UG軟件中建立的直紋面葉片模型導入ANSYS后,通過劃分網格、計算和加載銑削力等進行了葉片的有限元仿真。在完成傳統(tǒng)單點變形分析的基礎上,通過編寫命令流的方式實現(xiàn)了葉片仿真的循環(huán)。運用MATLAB與ANSYS軟件,對葉片彈性變形量進行了迭代運算,實現(xiàn)了直紋面葉片加工變形的計算,并完成了變形結果的仿真。最后,基于仿真獲得的直紋面葉片銑削加工變形,對加工過程中的相關參數(shù)進行了優(yōu)化研究。用極差分析法對正交試驗的結果進行了分析,并利用正交優(yōu)勢分析法對銑削參數(shù)的優(yōu)化結果進行了計算。通過ANSYS軟件對得到的優(yōu)化結果進行了仿真驗證,并實現(xiàn)了模型質量的評價。
【關鍵詞】：直紋面型葉輪 銑削變形 參數(shù)優(yōu)化
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V263
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題來源10
• 1.2 課題的研究目的和意義10-12
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 整體葉輪加工技術研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 銑削力建模及預測技術研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.3 整體葉輪加工變形技術研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.4 工藝參數(shù)對工件變形的影響研究16
• 1.4 本文主要研究內容16-18
• 第2章 整體葉輪幾何建模及刀具軌跡規(guī)劃18-30
• 2.1 整體葉輪幾何建模18-22
• 2.1.1 B樣條曲線和曲面基本原理18-19
• 2.1.2 整體葉輪造型概述19-20
• 2.1.3 基于UG的整體葉輪幾何建模20-22
• 2.2 整體葉輪數(shù)控加工刀具軌跡規(guī)劃22-28
• 2.2.1 整體葉輪加工工藝分析22-23
• 2.2.2 刀具軌跡規(guī)劃23-24
• 2.2.3 后置處理24-28
• 2.3 本章小結28-30
• 第3章 直紋面曲面加工銑削力建模及分析30-46
• 3.1 銑削力模型的建立30-35
• 3.1.1 銑削曲面時的切削厚度31-32
• 3.1.2 瞬時未變形切削厚度和刀具接觸角的計算32-33
• 3.1.3 瞬時切削合力及積分上下限的確定33-35
• 3.2 平均銑削力系數(shù)模型35-38
• 3.2.1 平均銑削力公式35-37
• 3.2.2 銑削力系數(shù)建模37-38
• 3.3 實驗求解銑削力模型系數(shù)38-42
• 3.4 曲面曲率計算及其對銑削力的影響42-45
• 3.4.1 曲率的計算42-43
• 3.4.2 曲率對銑削力的影響43-45
• 3.5 本章小結45-46
• 第4章 直紋面型葉輪葉片銑削變形研究46-60
• 4.1 有限元基本原理46-47
• 4.2 直紋面葉片銑削加工變形分析47-52
• 4.2.1 葉片有限元模型建立47-49
• 4.2.2 銑削載荷的施加49-51
• 4.2.3 仿真結果提取51-52
• 4.3 葉片彈性變形量迭代求解52-55
• 4.3.1 銑削力與變形量迭代關系的建立52-54
• 4.3.2 葉片彈性變形量的迭代計算54-55
• 4.4 直紋面葉片加工變形計算55-58
• 4.5 本章小結58-60
• 第5章 基于加工變形分析的銑削參數(shù)優(yōu)化研究60-70
• 5.1 直紋面葉片銑削加工變形優(yōu)化方法60-61
• 5.2 直紋面葉片銑削參數(shù)優(yōu)化61-68
• 5.2.1 正交試驗結果極差分析62-64
• 5.2.2 正交試驗結果優(yōu)勢分析64-67
• 5.2.3 銑削參數(shù)優(yōu)化結果67-68
• 5.3 優(yōu)化結果驗證68
• 5.4 本章小結68-70
• 結論70-71
• 參考文獻71-74
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文74-75
• 致謝75

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本文編號：924088