鎳基高溫合金葉片作為典型的渦輪葉片,其表面質(zhì)量直接影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)的服役壽命與使用性能。精鑄而成的鎳基高溫合金葉片無定位基準(zhǔn)并且表面余量分布不均,采用人工磨削效率低、質(zhì)量難以保證,同時(shí)采用數(shù)控機(jī)床磨削成本高、運(yùn)動(dòng)空間有限。機(jī)器人由于成本低、靈活度高,已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)加工領(lǐng)域,但是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度低,從而制約機(jī)器人在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。本文針對(duì)機(jī)器人誤差補(bǔ)償、葉片標(biāo)定以及對(duì)余量分布不均的葉片表面進(jìn)行路徑規(guī)劃等問題開展研究,提出適用于鎳基高溫合金葉片砂帶磨削加工的關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí),為保證葉片表面完整性,對(duì)鎳基高溫合金砂帶磨削的工藝參數(shù)進(jìn)行研究。本文主要研究工作如下:（1）開展鎳基高溫合金葉片機(jī)器人砂帶磨削過程中弱剛性、低運(yùn)動(dòng)精度以及彈性變形等特性分析;提出以低彈性系數(shù)彌補(bǔ)加工精度的磨削方法并設(shè)計(jì)具有“N”軸的砂帶磨頭結(jié)構(gòu);考慮該結(jié)構(gòu)弱剛性共振特征,對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析以及諧響應(yīng)分析,為后續(xù)鎳基高溫合金葉片機(jī)器人砂帶磨削提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。（2）結(jié)合葉片以及磨頭特性,開展葉片標(biāo)定技術(shù),同時(shí)為獲得余量分布,測(cè)量葉片型面并重構(gòu)型面模型,規(guī)劃葉片加工路徑并獲得余量分布;為實(shí)現(xiàn)加工,定義接觸輪雙矢量方向,建立... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

葉片型

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文6帶磨削中的模型重構(gòu)、離線編程以及路徑優(yōu)化作為大量研究，并對(duì)葉片進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示葉片的型面精度均小于0.15mm，滿足葉片型面精度要求，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖1.6(a)所示[29]。華中科技大學(xué)陳巍為解決葉片的標(biāo)定問題，把點(diǎn)云匹配技術(shù)應(yīng)用在機(jī)器人砂帶磨削系統(tǒng)中，通過該方法的迭代計(jì)算，最終匹配誤差降低到0.3815mm[30]。哈爾濱工業(yè)大學(xué)張暉基于三維測(cè)量對(duì)機(jī)器人的加工軌跡進(jìn)行規(guī)劃，通過葉片加工實(shí)驗(yàn)以及表面粗糙度測(cè)量，加工后的葉片表面粗糙度Ra小于0.8μm，滿足葉片拋光要求[31]。在高新科技企業(yè)中，廊坊智通機(jī)器人公司率先開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)器人磨削系統(tǒng)，用于葉片等復(fù)雜型面的磨削加工[29]。重慶三磨海達(dá)磨床有限公司針對(duì)葉環(huán)、葉片等復(fù)雜曲面加工自主開發(fā)了機(jī)器人砂帶磨削系統(tǒng)，已在中國航空動(dòng)力股份有限公司調(diào)試使用，其機(jī)器人拋光單元如圖1.6(b)所示。(a)機(jī)器人拋光系統(tǒng)裝置(b)Stubli機(jī)器人磨削系統(tǒng)圖1.5國外機(jī)器人砂帶磨削系統(tǒng)Fig.1.5Foreignroboticbeltgrindingsystem(a)吉林大學(xué)機(jī)器人砂帶磨削系統(tǒng)(b)三磨海達(dá)2M5530ZN機(jī)器人拋光單元圖1.6國內(nèi)機(jī)器人砂帶磨削系統(tǒng)Fig.1.6Domesticroboticbeltgrindingsystem

隊(duì)臚餼渡?節(jié)點(diǎn)沿Z向的位移量，計(jì)算出不同磨削壓力下拉簧的伸縮量變化以及橡膠沿Z向的最大壓縮量變化。由于整個(gè)裝置的變化均在線性變化范圍內(nèi)，因此，對(duì)于仿真結(jié)果，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移量變化與施加壓力成正比。磨削壓力為5N變化到20N時(shí)，拉簧的拉伸量變化分別為19.48mm，38.94mm，58.42mm，77.90mm，橡膠的壓縮量分別為0.088mm、0.116mm、0.145mm以及0.173mm。所以，磨削壓力每變化1N，拉簧的拉伸量變化為3.90mm，然而，橡膠的壓縮量變化為0.0056mm。因此，整個(gè)砂帶磨削葉片裝置的磨削壓力主要通過拉簧的拉伸量進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖2.6磨削壓力下的仿真位移圖Fig.2.6Simulateddisplacementmapundergrindingpressure2.3高溫合金葉片機(jī)器人砂帶磨削磨頭振動(dòng)分析2.3.1磨削動(dòng)態(tài)特征分析鎳基高溫合金精鑄葉片機(jī)器人砂帶磨削磨頭裝置中，拉簧的低彈性系數(shù)決定了磨頭具有弱剛性特征。在機(jī)器人砂帶磨削加工葉片過程中，由于砂帶不斷有磨粒切入與切出葉片，磨頭在加工過程會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。特定的工藝參數(shù)會(huì)使接觸輪組件沿著Z向產(chǎn)生共振，導(dǎo)致加工過程中出現(xiàn)接觸不穩(wěn)定情況，從而影響加工后的表面質(zhì)量。因此，必須對(duì)接觸輪組件以及拉簧部分進(jìn)行振動(dòng)分析。在砂帶磨削葉片裝置的有限元分析中，其振動(dòng)方程為[47]：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]機(jī)器人磨削葉片關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 趙揚(yáng).吉林大學(xué) 2009

碩士論文
[1]機(jī)器人砂帶磨削航發(fā)葉片關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 任旭.重慶大學(xué) 2017
[2]航發(fā)葉片自適應(yīng)砂帶磨削系統(tǒng)集成方案及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 丁慶春.重慶大學(xué) 2017
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[5]整體葉盤磨拋工具系統(tǒng)控制研究[D]. 高亞鵬.吉林大學(xué) 2016
[6]基于三維測(cè)量的拋光機(jī)器人軌跡規(guī)劃技術(shù)研究[D]. 張暉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[7]基于砂帶磨削工藝的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片數(shù)控加工自動(dòng)編程方法研究[D]. 楊宇航.重慶大學(xué) 2015
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