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《武汉理工大学》 2016年
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涡轮叶片数控加工及误差补偿研究

李从军  
【摘要】:由于叶片复杂的型面特征以及特殊的材质和用途,使其在加工过程中受到很多限制,对其加工方法也提出很高的要求。随着数控技术的高速发展,叶片的制造水平也越来越高,已逐渐从以前的仿形加工逐步发展到依靠数控加工的阶段。而数控加工包括已经比较成熟的三轴数控和正热门的五轴加工,其中五轴数控因其加工精度高,加工效率高和加工质量好得到了许多学者和大企业的关注,伴随而来的是昂贵的生产成本。受加工条件限制,一些厂家无法负担昂贵的费用,还一直在沿用以前落后的技术,这就对三轴机床加工叶片提出了一些技术上的要求,本文的工作就是在这种需求的基础上开展的。(1)本文首先在对叶片的结构特点进行分析的基础上,提出了叶片的装夹方案,并对叶片的数控加工方法进行分析,提出了斜铣的加工方式。通过对比较常用的垂直铣和新提出的斜铣方法,利用MasterCam软件自带的刀具路径规划功能,将两种方式下的刀具轨迹进行设定,在相同的切削参数下进行对比试验,分析二者的优缺点;随后分析在斜铣状态下叶片的受力状态及各力对叶片加工质量的影响,并结合前人的理论基础采用微元的思想建立了符合该切削状态的瞬时铣削力模型;(2)对叶片加工过程中误差产生的原因进行总体说明,并有针对性的提出相应的减少误差的方案;此外对叶片与铣刀的接触过程进行分析,从理论上分析了由于刀具的变形及位姿误差引起的叶片加工的误差,并根据需要计算了合理的加工参数;根据材料力学的知识分析叶片在受铣削力状态时的弯曲变形和扭转变形,计算叶片挠度和扭转角较大的区域,针对叶片变形对加工误差的影响,通过类比增加进刀量减少变形的方式提出了可以减少误差的技术路线;(3)最后建立叶片铣削加工的有限元模型进行模拟,通过有限元分析叶片垂直铣和斜铣加工中的变形量,并对输出数据进行分析以总结变形规律,同时辅以第二章实验验证有限元分析的正确性。在分析完成的基础上输入误差补偿技术路线对叶片进行与第一次实验同参数的加工,验证该技术路线的有效性。除此之外,在输入误差补偿技术之后对涡轮叶片在不同走刀方向下同参数进行有限元模拟,分析走刀方向及参数对叶片变形的影响,选择最优的走刀方向及加工参数进行加工。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG659

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