基于误差补偿的航空叶片加工变形控制技术研究
发布时间：2021-03-30 12:17
航空发动机性能的优劣很大程度上取决于叶片的制造精度和质量。叶片作为航空发动机的核心零部件,具有形状复杂、壁薄、扭转角大等特点,在加工过程中容易产生严重的加工变形,导致其制造难度很大,因此航空发动机叶片制造被誉为“现代工业皇冠上的明珠”。为了提升我国航空发动机的整体水平,缩小中西方差距,提升叶片制造技术水平已迫在眉睫。本文对叶片制造技术尤其是加工变形控制技术进行深入分析,重点研究叶片由铣削力产生的弹性变形及由初始残余应力释放引起的变形并进行相应的误差补偿。主要研究内容包括:1.基于材料力学理论,分别对叶片加工过程的两种变形原因进行分析。对叶片建立悬臂梁简化模型结构,推导出叶片变形与几何尺寸的关联公式;将残余应力释放过程等效为弹性变形过程,根据弹性理论将残余应力等效为作用在零件上的外力。2.基于斜角切削理论建立球头刀三轴铣削力模型。通过建立球头铣刀三维模型,求解铣削微元宽度和瞬时铣削厚度,最后基于实验,利用平均力法及最小二乘法对铣削力系数进行标定。3.建立考虑铣削力作用下的叶片简化模型,提出基于反变形原理的加工变形误差补偿方法,通过单次误差补偿对简化模型进行分析和对比实验,分别测量得出补偿...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国航发AEF3500宽体客机发动机在发动机的可靠性和寿命上，目前美国生产的发动机寿命已经接近10000个小时，
图 1-2 航空发动机的构成机结构复杂，作为其核心零部件的叶片更是如此，而且其具薄等特点，很容易在加工过程中产生严重的加工变形。在发要承受高温、高压、强振动等恶劣环境的影响，在上千个叶，后果都是不可估量的。叶片的加工精度影响着航空发动加工变形是造成加工精度降低的罪魁祸首，变形严重往往提高叶片的加工精度，控制叶片的加工变形，一直是国内外研究现状动机叶片制造技术研究现状片精密数控加工领域与西方发达国家存在很大差距，缩短密数控领域的影响力，一直是国内众多科研人员努力的目
=Fk (2 表示铣削力的大小，k 表示工件的刚度， 是工件在铣削力的作用下产生的，从式中可以看出，弹性变形量的大小与作用在工件上的铣削力成正比，与成反比。为此，本小节将基于材料力学，研究加工过程中铣削力对叶片加工。化模型文所研究的叶片属于不规则的曲面，悬伸长，型面扭曲严重，如图 2-2(a)。析过程，将叶片型面模型简化为规则的形状，如图 2-2(b)，叶片简化模型的模型的长度相等，宽度根据叶片截面的平均弦长确定（如沿叶片长度方向个截面，分别测量各个截面的弦长，弦长的平均值即为叶片简化模型的宽据叶片截面的平均厚度确定，通过对简化模型施加铣削力，分析其变形规
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于残余应力释放的航空结构件加工变形模型与结构优化方法[J]. 秦国华,林锋,叶海潮,侯源君,陈雪梅,韩雄,王华敏. 工程力学. 2018(09)
[2]我国航空制造技术的现状及发展趋势[J]. 徐铎. 山东工业技术. 2017(19)
[3]航空发动机叶片加工变形因素分析及控制[J]. 李硕. 中国新技术新产品. 2017(18)
[4]航空发动机先进数控加工技术应用分析[J]. 杨金发,张军,李家永,杨万辉,陈雷,梁宏坤. 金属加工(冷加工). 2015(11)
[5]航空发动机风扇/压气机叶片制造关键技术[J]. 李海宁,赵赟,史耀耀,姚倡锋,谭靓. 航空制造技术. 2013(16)
[6]一种薄壁悬臂叶片数控加工非均匀余量刚度补偿方法[J]. 单晨伟,赵颖,刘维伟,张定华. 航空学报. 2013(03)
[7]叶片精密加工弹性变形误差分析及规律研究[J]. 赵明,刘维伟,李杰光. 机械设计与制造. 2009(06)
[8]航空腔型薄壁件铣削变形的预测[J]. 郭魂,左敦稳,刘远伟,王珉,童国权. 吉林大学学报(工学版). 2008(01)
[9]立铣切削力分类研究及精确铣削力模型的建立[J]. 康永刚,王仲奇,吴建军,姜澄宇. 航空学报. 2007(02)
[10]航空发动机薄壁叶片精密数控加工技术研究[J]. 刘维伟,张定华,史耀耀,任军学,汪文虎. 机械科学与技术. 2004(03)
博士论文
[1]整体叶轮铣削加工弹性变形预测及误差补偿研究[D]. 黄泽华.北京交通大学 2013
[2]航空薄壁件精密铣削加工变形的预测理论及方法研究[D]. 白万金.浙江大学 2009
[3]薄壁件精密切削变形控制与误差补偿技术研究[D]. 胡创国.西北工业大学 2007
硕士论文
[1]航空叶片切削进给优化研究[D]. 黄博豪.华中科技大学 2015
[2]钛合金整体叶轮数控加工弹性变形控制技术研究[D]. 鄢龙志.华中科技大学 2014
[3]航空叶片数控加工变形分析与控制方法研究[D]. 贾立伟.西安工业大学 2014
本文编号：3109492
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国航发AEF3500宽体客机发动机在发动机的可靠性和寿命上，目前美国生产的发动机寿命已经接近10000个小时，
图 1-2 航空发动机的构成机结构复杂，作为其核心零部件的叶片更是如此，而且其具薄等特点，很容易在加工过程中产生严重的加工变形。在发要承受高温、高压、强振动等恶劣环境的影响，在上千个叶，后果都是不可估量的。叶片的加工精度影响着航空发动加工变形是造成加工精度降低的罪魁祸首，变形严重往往提高叶片的加工精度，控制叶片的加工变形，一直是国内外研究现状动机叶片制造技术研究现状片精密数控加工领域与西方发达国家存在很大差距，缩短密数控领域的影响力，一直是国内众多科研人员努力的目
=Fk (2 表示铣削力的大小，k 表示工件的刚度， 是工件在铣削力的作用下产生的，从式中可以看出，弹性变形量的大小与作用在工件上的铣削力成正比，与成反比。为此，本小节将基于材料力学，研究加工过程中铣削力对叶片加工。化模型文所研究的叶片属于不规则的曲面，悬伸长，型面扭曲严重，如图 2-2(a)。析过程，将叶片型面模型简化为规则的形状，如图 2-2(b)，叶片简化模型的模型的长度相等，宽度根据叶片截面的平均弦长确定（如沿叶片长度方向个截面，分别测量各个截面的弦长，弦长的平均值即为叶片简化模型的宽据叶片截面的平均厚度确定，通过对简化模型施加铣削力，分析其变形规
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于残余应力释放的航空结构件加工变形模型与结构优化方法[J]. 秦国华,林锋,叶海潮,侯源君,陈雪梅,韩雄,王华敏. 工程力学. 2018(09)
[2]我国航空制造技术的现状及发展趋势[J]. 徐铎. 山东工业技术. 2017(19)
[3]航空发动机叶片加工变形因素分析及控制[J]. 李硕. 中国新技术新产品. 2017(18)
[4]航空发动机先进数控加工技术应用分析[J]. 杨金发,张军,李家永,杨万辉,陈雷,梁宏坤. 金属加工(冷加工). 2015(11)
[5]航空发动机风扇/压气机叶片制造关键技术[J]. 李海宁,赵赟,史耀耀,姚倡锋,谭靓. 航空制造技术. 2013(16)
[6]一种薄壁悬臂叶片数控加工非均匀余量刚度补偿方法[J]. 单晨伟,赵颖,刘维伟,张定华. 航空学报. 2013(03)
[7]叶片精密加工弹性变形误差分析及规律研究[J]. 赵明,刘维伟,李杰光. 机械设计与制造. 2009(06)
[8]航空腔型薄壁件铣削变形的预测[J]. 郭魂,左敦稳,刘远伟,王珉,童国权. 吉林大学学报(工学版). 2008(01)
[9]立铣切削力分类研究及精确铣削力模型的建立[J]. 康永刚,王仲奇,吴建军,姜澄宇. 航空学报. 2007(02)
[10]航空发动机薄壁叶片精密数控加工技术研究[J]. 刘维伟,张定华,史耀耀,任军学,汪文虎. 机械科学与技术. 2004(03)
博士论文
[1]整体叶轮铣削加工弹性变形预测及误差补偿研究[D]. 黄泽华.北京交通大学 2013
[2]航空薄壁件精密铣削加工变形的预测理论及方法研究[D]. 白万金.浙江大学 2009
[3]薄壁件精密切削变形控制与误差补偿技术研究[D]. 胡创国.西北工业大学 2007
硕士论文
[1]航空叶片切削进给优化研究[D]. 黄博豪.华中科技大学 2015
[2]钛合金整体叶轮数控加工弹性变形控制技术研究[D]. 鄢龙志.华中科技大学 2014
[3]航空叶片数控加工变形分析与控制方法研究[D]. 贾立伟.西安工业大学 2014
本文编号：3109492
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