风扇叶盘数控加工轨迹规划及软件二次开发

发布时间：2020-05-27 15:34

【摘要】：风扇叶盘是航空发动机的重要组成部分,其叶片扭曲程度大、流道空间狭窄等特点给数控加工带来了难题。针对于此,本文主要完成了以下工作:(1)风扇叶盘组合曲面的数控加工策略。针对风扇叶盘叶片长宽比大、加工时刀具可达性有限的特点,提出了组合曲面的数控加工策略:首先将相邻叶片上的多张曲面当作一张组合曲面来加工,然后根据组合曲面具体的加工需求,利用本文设计的算法在组合曲面上生成分界线,把组合曲面分成了六个区域进行数控加工轨迹规划,最后确定了组合曲面各区域的加工顺序。(2)风扇叶盘组合曲面的刀位轨迹规划。首先根据六个区域的构成特点进行刀触点轨迹的规划。其次对刀触点轨迹进行偏置,对偏置的刀触点轨迹进行离散,得到组合曲面加工的所有刀触点,再根据球头刀的结构计算得到刀位点。然后在每个刀位点处通过前倾角和侧偏角来确定刀轴矢量,接着提出了同一切削行的前倾角和侧偏角保持不变的整体的刀轴矢量规划策略,最后根据各个区域的实际加工情况,对刀轴矢量进行了调整,得到了组合曲面上无干涉的刀轴矢量。(3)基于UG/Open的风扇叶盘精加工模块的开发。根据本文的风扇叶盘组合曲面的刀位轨迹规划理论,利用UG二次开发工具UG/Open提供的功能和C++语言相结合进行编程,开发了嵌入UG软件界面中的风扇叶盘精加工模块,实现了风扇叶盘模型的数控加工轨迹的自动生成。(4)风扇叶盘软件仿真与数控加工实验。风扇叶盘粗加工和半精加工的刀位轨迹在UG中直接生成,精加工的刀位轨迹由本文开发的风扇叶盘精加工模块生成。然后根据加工的机床数控系统的特点进行了后置处理,得到了各个工序的数控加工程序,接着利用Vericut软件进行了加工仿真,确定仿真无误后,在北京交通大学五坐标数控加工中心上开展了加工实验,验证了本文研究的数控加工轨迹规划理论可行。
【图文】：

航空发动机,整体叶盘,榫槽,泄漏损失

如图１－１所示。目前风扇叶盘多采用整体叶盘的提高可靠性。整体叶盘（Ｂｌａｄｅ邋ｏｆ邋Ｄｉｓｋ，简称Ｂｌｉｓｋ机而设计的新型结构件，是将叶片和叶盘通过先盘连接的榫头和榫槽并采用比重较轻的材料具装配环节少、装配精度高、无榫槽泄漏损失、无靠性等优点逡逑

示意图,整体叶盘,精铸,高温合金

线性摩擦焊（Ｌｉｎｅａｒ邋ｆｒｉｃｔｉｏｎ邋ｗｅｌｄｉｎｇ，简称ＬＦＷ）是２０世纪８０年代出现的一逡逑种新型固相焊接方法，主要用来焊接非圆截面的同种及异种金属构件［１８ｈ其原理逡逑示意图如图１－３所示。钛合金由于其强度高、耐蚀性好、耐热性高的特点，被广泛逡逑用于航空发动机的制造。线性摩擦焊可以完全避免钛合金在传统的熔焊过程会中逡逑会产生的脆裂，气孔，偏析等缺陷２０世纪８０年代后期，ＭＴＵ公司与Ｒ＿Ｒ公逡逑司合作，，开创了线性摩擦焊应用于发动机整体叶盘的制造的先河，成功制造了宽逡逑弦空心风扇整体叶盘。美国ＧＥ公司将线性摩擦焊用于航空材料的焊接，并在钛合逡逑金的焊接方面取得了显著的成效［１９＿２１］。利用线性摩擦焊技术制造的整体叶盘如图逡逑１－４所示。当前我国对于线性摩擦焊的相关理论研究严重不足，而国外对此技术又逡逑是绝对保密，导致我国的线性摩擦焊技术发展缓慢，难以推广应用。逡逑图１＿３线性摩擦焊原理示意图逦图１－４线性摩擦焊整体叶盘逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＬＦＷ逦Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｂｌｉｓｋ邋ｏｆ邋ＬＦＷ逡逑粉末高温合金制备技术，是首先制备出高合金化高温合金材料的母合金电极逡逑棒，再利用氩气雾化（ＡＡ）或者等离子旋转电极（ＰＲＥＰ）等处理方式让母合金电逡逑极棒分离出细小的高温合金粉末颗粒
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V263;TG659

【参考文献】