整体叶盘型面砂带当量磨削及工艺参数研究

发布时间：2017-07-20 06:27

  本文关键词：整体叶盘型面砂带当量磨削及工艺参数研究

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【摘要】：整体叶盘是新一代高性能航空发动机的关键核心零件,它的设计制造技术的提升对于国民经济发展和科技进步、国防建设强化具有重大推动作用和战略意义。由于整体叶盘的叶片型面为自由曲面,经过铣削加工以后,叶片型面依然存在波峰波谷残留铣削刀痕,而设计要求在进排气缘附近不允许有横向加工痕迹,叶尖端面和圆角不允许有叶盆到叶背方向的纹理,那么必须进行一定程度的修磨以提高整体叶盘的表面质量及轮廓精度。但是由于在铣削后叶片型面与叶片边缘余量不同,导致修磨量不一致,且叶盘叶片进排气边、根部转角、及阻尼台等的修磨方法都有各自的特点,极易产生干涉。在国外技术封锁的状态下,目前我国还未开发出能应用于整体叶盘叶片自动化抛磨的精密机床,各个主要的航发叶片制造企业多维持原有的人工抛磨的方法,导致生产效率低下,难以确保叶片的轮廓精度和一致性。为了改变目前人工抛磨整体叶盘的局面,提高叶盘的加工质量,结合目前已有的航空发动机砂带磨削技术对整体叶盘当量轴磨削控制进行研究具有重要的意义。本文以整体叶盘作为研究对象,分别从理论和工艺试验着手开展如下工作:①针对砂带磨削的特点,对其磨损机理及微观磨粒去除材料的原理进行研究,探究砂带磨削中弹性接触情况下的磨损机理,并对整体叶盘叶片砂带磨削加工工艺可行性进行分析;②以国内外整体叶盘抛磨加工技术及当量磨削技术的分析为基础,确定采用Bang-Bang控制结合模糊PID控制的策略对叶片磨削当量轴进行控制,并对当量轴各主要部件进行数学模型的建立,完成相关传递函数的推导,得到控制系统的总模型;③结合控制策略设计当量轴控制硬件系统的总体方案,并完成当量轴磨削机构的设计,对部分重要控制硬件进行选型,并对数据采集硬件的连接方法进行研究;对当量轴控制算法的实现进行研究,基于Labview自带的工具包开发当量轴控制模块;④开展当量磨削试验研究。首先采用整体叶盘所使用的材料进行当量磨削性能试验,分析镍基高温合金的当量磨削特性,确定当量磨削相关工艺参数。并对当量控制系统进行平台的安装调试,进行当量磨削控制效果验证实验,检验系统的可行性。
【关键词】：整体叶盘 当量轴 Bang-Bang控制 模糊PID 砂带磨削
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V263
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 课题研究背景及研究意义8-10
• 1.2 整体叶盘抛磨加工技术及当量磨削技术国内外研究现状10-17
• 1.2.1 整体叶盘抛磨加工技术研究现状10-16
• 1.2.2 当量磨削技术的国内外研究现状16-17
• 1.3 课题来源及主要研究内容17-20
• 1.3.1 课题来源17-18
• 1.3.2 本文主要研究内容18-20
• 2 整体叶盘材料砂带磨削磨损机理研究及工艺可行性20-30
• 2.1 砂带磨损机理及微观磨粒去除材料理论模型20-23
• 2.2 弹性接触情况下的磨损机理23-27
• 2.3 整体叶盘型面数控砂带磨削工艺可行性分析27-28
• 2.4 本章总结28-30
• 3 当量轴控制系统的模型建立30-40
• 3.1 当量轴控制系统各元件数学模型30-34
• 3.1.1 磨削机构数学模型的研究30-31
• 3.1.2 气缸压力模型的研究31-32
• 3.1.3 电气比例阀模型的研究32-34
• 3.2 当量轴控制系统总模型34-35
• 3.3 整体叶盘叶片的加工变形误差预测与规律分析35-38
• 3.4 本章小结38-40
• 4 基于柔性磨削技术的当量轴硬件结构研究40-48
• 4.1 当量轴控制硬件总体方案40-41
• 4.2 当量轴磨削机构设计41-42
• 4.3 当量轴控制硬件选型42-44
• 4.3.1 数据采集控制卡42-44
• 4.3.2 电气比例阀44
• 4.4 数据采集系统及控制硬件连接44-47
• 4.4.1 数据采集系统连接45-46
• 4.4.2 控制硬件电气连接46-47
• 4.5 本章小结47-48
• 5 整体叶盘磨削当量轴控制系统设计48-60
• 5.1 系统控制算法的基本思想48-50
• 5.1.1 Bang-Bang控制原理48-49
• 5.1.2 模糊PID控制原理49-50
• 5.2 基于bang-bang控制的模糊PID控制器设计50-54
• 5.3 当量轴控制模块开发过程54-59
• 5.3.1 当量轴控制模块的算法实现54-57
• 5.3.2 基于Labview的系统总体设计57-59
• 5.4 本章小结59-60
• 6 砂带当量磨削实验与研究60-68
• 6.1 材料当量磨削性能实验与数据分析60-64
• 6.1.1 实验方案设计60-62
• 6.1.2 试验数据与分析62-64
• 6.2 当量控制磨削实验与分析64-67
• 6.2.1 实验平台安装调试64-67
• 6.2.2 当量磨削控制结果与分析67
• 6.3 本章小结67-68
• 7 结论与展望68-70
• 7.1 结论68-69
• 7.2 今后工作展望69-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-76
• 附录76
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文76
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目76

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本文编号：566651