整体叶盘型面磨削加工工艺研究

发布时间：2017-05-17 07:14

  本文关键词：整体叶盘型面磨削加工工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：航空发动机制造能力是一个国家综合实力的象征，最关键的是能够衡量一个国家综合实力的研发、制造水平，发动机叶盘的质量对发动机的安全性和可靠性有直接的影响。在80年代中期在航空发动机结构设计方面提出了整体叶盘的概念，它是将叶片与轮盘作为一个整体，简化了转子结构，取消了原来的榫头与榫槽的连接方式。 这种整体叶盘结构，能够显著提高发动机的传动比、减轻了发动机重量、提高气体利用率、增加发动机的可靠性与使用寿命，，是下一步发动机叶盘的发展趋势，将全面取代现代传统的叶盘结构形式。然而国内对于整体叶盘型面抛光加工处理工艺处于探索阶段，制造精度很难保证，严重制约了叶盘的质量。因此，独立开展航空发动机整体叶盘数控砂带磨削技术研究，分析整体叶盘型面磨削加工工艺具有非常重要的意义。 课题针对航空发动机整体叶盘的结构特征、材料特性、型面砂带磨削特征等关键要素，开展整体叶盘型面磨削工艺的相关研究，研究结果为最终实现整体叶盘的全自动数控砂带磨削加工、提高加工效率、降低加工成本、提升叶盘加工质量奠定基础。 本课题完成的主要研究工作如下： (1)研究了叶盘组成材料钛合金和高温镍基合金的材料磨削特性，进而针对整体叶盘特殊结构特性及其型面特征，提出了一种可以适用于整体叶盘的整个型面磨削抛光，运用近似于压磨板式砂带磨削方式和柔性指状磨具磨削结合来进行抛光的工艺方案。 (2)针对于整体叶盘的砂带磨削特点，对叶片型面的磨削成型理论进行了相关的计算研究，分析了磨削过程中的机床运动方式，从而对选择最佳的砂带磨削方式，确定磨削装备的方案奠定了相关的理论基础。 (3)在确定磨削装备结构类型的基础上，通过在UG环境中通过对整体叶盘多磨头式、刀库式、内外弧砂带磨削及机器人磨削装备方案的加工工艺优缺点的讨论，得出了一种适用于整体叶盘整个型面的磨削工艺方案。 (4)在六轴联动数控砂带磨床上面对整体叶盘实物进行了砂带磨削实验，通过对叶盘型面磨削前后粗糙度值测定，验证了压磨板式的砂带磨削技术适用于航空发动机整体叶盘的型面抛光。
【关键词】：整体叶盘 砂带磨削 涂附磨具 高温合金 工艺方案
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG580.6
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-19
• 1.1 课题研究背景及研究意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-18
• 1.2.1 航空发动机整体叶盘结构及应用简介10-13
• 1.2.2 整体叶盘型面抛光研究现状及发展趋势13-18
• 1.3 课题来源及主要研究内容18-19
• 1.3.1 课题来源18
• 1.3.2 本文主要研究内容18-19
• 2 航空发动机整体叶盘型面磨削工艺分析19-26
• 2.1 整体叶盘的材料特性19-20
• 2.2 整体叶盘的结构特性20-21
• 2.3 整体叶盘型面磨削方式的选择21-25
• 2.3.1 整体叶盘型面砂带磨削方式的选择22-24
• 2.3.2 整体叶盘型面其他涂附磨具磨削方式的选择24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 叶片型面砂带磨削成型理论及运动分析26-33
• 3.1 叶片型面砂带磨削特点26-28
• 3.1.1 砂带磨削基本原理及其技术特点26-27
• 3.1.2 叶片型面砂带磨削的特点27-28
• 3.2 叶片型面砂带磨削成型理论28-31
• 3.2.1 空间曲线曲面的几何特性28-31
• 3.2.2 砂带接触轮与叶片型面的最佳接触条件31
• 3.3 叶片型面砂带磨削运动分析31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 4 整体叶盘型面磨削工艺装备方案设计33-49
• 4.1 机床结构类型的选择33-34
• 4.1.1 并联结构机床33
• 4.1.2 串联结构机床33-34
• 4.2 叶盘型面数控磨削装备的总体设计要求34-35
• 4.3 整体叶盘型面磨削工艺装备方案设计及分析35-48
• 4.3.1 整体叶盘多磨头式数控砂带磨削装备35-42
• 4.3.2 整体叶盘刀库式数控砂带磨削装备42-43
• 4.3.3 整体叶盘内外弧砂带磨削及机器人磨削装备43-45
• 4.3.4 整体叶盘砂带磨削装备结构优化设计45-48
• 4.4 本章小结48-49
• 5 整体叶盘型面砂带磨削工艺试验研究49-59
• 5.1 叶盘材料磨削工艺基础49-53
• 5.1.1 实验仪器设备和材料49-50
• 5.1.2 实验条件及结果分析50-53
• 5.2 叶盘磨削工艺试验设计及结果分析53-57
• 5.2.1 工艺试验装置及试验条件53-55
• 5.2.2 磨削实验结果及分析55-57
• 5.3 本章小结57-59
• 6 结论与展望59-61
• 6.1 结论59
• 6.2 今后工作展望59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 附录66
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文66
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目66

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