整体叶盘叶片型面砂带磨削路径规划与机床空间轴系分析

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推重比是衡量航空发动机的综合性能指标之一,提高推重比已经成为现代航空发动机设计制造的核心任务。将航空发动机的涡轮、压气机、风扇设计成为整体叶盘(Blisk)结构是提高航空发动机推重比的一项重要措施。整体叶盘作为航空发动机的关键部件,其结构特点省去了传统连接方式采用的榫头、榫槽和锁紧装置,结构重量减轻、零件数量减少,避免了榫头的气流损失,因此发动机整体结构大为简化,推重比和可靠性明显提高。整体叶盘作为下一代航空发动机实现功能跨越和技术提高的核心部件,其制造技术是推动航空发动机进步和发展的关键。整体叶盘加工一般采用数控铣削或电解加工与后续磨抛精整加工相结合的工艺流程。整体叶盘的磨抛精整加工主要用于去除前道工序加工后整体叶盘表面的残留刀痕、改善叶片型面质量。目前国内仍然采用工人手工磨抛的方式实现整体叶盘的精整加工,手工磨抛加工效率低、磨抛余量不均匀、叶盘表面一致性受工人技术熟练程度影响很大。实际工作过程中技术工人采用检测样板来规划磨抛加工余量、评估磨抛加工质量,样板检测效率低、通用性差。整体叶盘精整加工的质量与效率已经严重的制约了我国航空发动机的技术发展。根据航空发动机整体叶盘叶片内外弧型面的加工现状,主要研究了叶盘叶片型面的数控抛光刀路轨迹规划技术,本文的主要研究内容包括以下方面:1)对常用的刀路轨迹规划方法参数线法、等截距法和等残高法进行比较,结合叶片的自由曲面特点,选取等参数路径规划算法和等残留高度路径规划算法进行刀路轨迹规划,并在此基础上进行了改进。2)应用三维软件功能,对叶盘叶片曲面曲率特性进行分析,选取合理的走刀方式。针对传统弓高误差中点校核法,确定步长保守,易出现误判,对弓高误差校核法提出改进,给出了改进后的弓高误差校核法。3)从研究磨削过程中刀具与工件的相对位姿出发,充分考虑砂带磨削特点,分析了机床结构特点和各轴的运动形式建立机床的运动学模型,采用D-H法求解各轴的运动参数。4)对整体叶盘的加工工艺要求进行分析介绍,针对整体叶盘叶片型面和流道面的加工,进行轴系设计与分析。并对整体叶盘样件试磨。
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