整体叶盘磨抛／测量轨迹规划与工艺研究

发布时间：2017-09-27 21:26

  本文关键词：整体叶盘磨抛／测量轨迹规划与工艺研究

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【摘要】：航空发动机作为航天飞机的核心部分,直接影响航天飞机的性能。先进的航空发动机技术是一个国家制造水平、科技水平和国防力量的重要体现。整体叶盘是航空发动机的关键部件,其加工精度对航空发动机性能的提高具有重要的作用。整体叶盘将叶片和轮盘制造为一个整体,叶片表面为自由曲面,叶型复杂,其加工制造过程复杂,加工难度大。整体叶盘成形加工广泛采用的一个方法为数控铣削加工,叶片在铣削后,表面留有刀痕,表面粗糙度较差,需要对叶片进行抛光处理。研发整体叶盘自动化磨抛设备对提高整体叶盘加工精度具有重要意义,项目组研发了一台整体叶盘磨抛/测量七轴五联动数控机床,本文主要针对整体叶盘磨抛、测量轨迹规划技术和磨抛工艺开展研究。利用整体叶盘理论模型生成了磨抛、测量的刀具轨迹,计算得到了叶片磨抛、测量的刀位数据。完成七轴五联动数控机床运动学模型建立,推导出机床运动学求解公式。开发基于MATLAB GUI整体叶盘磨抛/测量数控编程软件,集成了叶片磨抛、测量过程的后置处理算法,可以在操作界面进行机床参数的设置和修改,极大地简化了后置处理工作,可以快速地生成数控代文件,提高了数控编程的效率。针对砂带在叶片磨抛过程中易于磨抛叶片和相邻叶片发生干涉的问题,结合砂带磨抛工具系统结构特点和叶片实际磨抛过程,提出一种接触轮砂带无干涉包角的计算方法,可以精确地计算出砂带无干涉包角范围,避免砂带在叶片磨抛过程中发生干涉。建立VERICUT仿真模型,对整体叶盘磨抛、测量过程进行数控仿真,验证了数控代码的正确性,并进行干涉、超行程检测。本文将叶片的截面型线作为叶片磨抛的刀具轨迹,选取相应的截面型线作为测量轨迹,推导了叶片实际测量数据运动学求解公式,提出了叶片截面型线加工余量求解算法,可以计算出叶片磨抛截面线上各磨抛点加工余量,并可以通过余量大小检验叶片加工是否合格。设计了不锈钢实验样件,进行了砂带磨抛工艺研究,包括磨抛轨迹、磨抛压力、砂带粒度等因素对磨抛表面质量和去除量的影响规律。检验了机床砂带磨抛系统、测量系统的性能。
【关键词】：整体叶盘 砂带磨抛 测量 轨迹规划 数控仿真 工艺研究
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题的研究背景和意义11-12
• 1.2 整体叶盘砂带磨抛/测量技术概述12-14
• 1.2.1 砂带磨抛技术12-13
• 1.2.2 测量技术13-14
• 1.3 整体叶盘磨抛/测量轨迹规划相关技术研究现状14-17
• 1.3.1 砂带磨抛轨迹规划14-16
• 1.3.2 测量轨迹规划及测量数据处理16-17
• 1.4 数控加工后置处理技术和数控仿真技术概述17-19
• 1.4.1 数控加工后置处理技术17-18
• 1.4.2 数控仿真技术18-19
• 1.5 本文主要研究内容19-21
• 第2章 整体叶盘磨抛/测量轨迹规划与数控编程21-41
• 2.1 整体叶盘磨抛/测量工作过程21-25
• 2.2 整体叶盘磨抛/测量刀位轨迹规划25-29
• 2.3 机床参数建模与运动学分析29-35
• 2.3.1 七轴五联动数控机床运动学模型29-30
• 2.3.2 七轴五联动数控机床运动学分析30-35
• 2.4 整体叶盘磨抛/测量数控编程软件开发35-40
• 2.4.1 整体叶盘凹凸面磨抛模块36-38
• 2.4.2 整体叶盘凹凸面测量模块38-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第3章 整体叶盘砂带磨抛干涉分析与数控仿真41-63
• 3.1 整体叶盘砂带磨抛干涉分析41-56
• 3.1.1 整体叶盘砂带磨抛干涉问题41-43
• 3.1.2 整体叶盘砂带磨抛无干涉角度计算43-56
• 3.2 基于VERICUT的七轴五联动数控机床仿真56-62
• 3.2.1 机床数控仿真检测指标56
• 3.2.2 机床VERICUT数控仿真环境构建56-60
• 3.2.3 VERICUT仿真结果分析60-62
• 3.3 本章小结62-63
• 第4章 整体叶盘叶片截面型线加工余量求解63-71
• 4.1 整体叶盘叶片测量数据处理63-65
• 4.1.1 机床测量侧运动学正解63-64
• 4.1.2 叶片测量数据处理64-65
• 4.2 整体叶盘叶片截面型线加工余量求解65-70
• 4.2.1 叶片截面型线实际测量点曲面拟合65-66
• 4.2.2 截面型线理论磨抛点法线与拟合曲面交点66-67
• 4.2.3 测球半径补偿67-68
• 4.2.4 磨抛点加工余量68-70
• 4.3 本章小结70-71
• 第5章 砂带磨抛工艺研究71-79
• 5.1 实验样件71-72
• 5.2 样件磨抛前测量72-75
• 5.3 砂带磨抛样件实验75-76
• 5.4 样件磨抛后测量76-77
• 5.5 实验结果分析77-78
• 5.6 本章小结78-79
• 第6章 结论与展望79-81
• 参考文献81-87
• 作者简介及科研成果87-89
• 致谢89

【参考文献】

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本文编号：931985