整体叶盘是航空发动机的关键零件之一,其表面质量的好坏直接影响航空发动机的寿命与安全性能。由于整体叶盘材料强度高、型面复杂、叶片间间距狭窄、叶片薄而细长,因此整体叶盘加工一直是业内的一大难题。传统的航空发动机整体叶盘通过精密锻造而成,锻造之后的叶片型面精度不能达到使用要求,一般还需要人工抛磨。然而,由于人工打磨航空发动机叶片会导致产品一致性差、加工效率低等一系列问题;因此,集磨削、抛光于一身的多轴联动数控机床和新型开式砂带磨削技术相结合是加工航空发动机叶片比较理想的一种方案。由于整体叶盘砂带磨削末端接触力控功能模块的特有结构,使得砂带磨床磨削整体叶盘叶片时中出现不同程度的颤振,导致航空发动机叶片表面形成振纹,对航空发动机叶片表面粗糙度、型面精度、表面微观形貌等特征参数影响极大。本文面向整体叶盘砂带磨削颤振优化,针对整体叶盘砂带磨削末端接触力控功能模块展开研究,通过三维建模与结构优化的方式对末端力控功能模块进行了重新设计,改变末端力控功能模块结构布局,避开整体叶盘叶片与接触杆/轮固有频率重叠处,减少磨削颤振,并通过实验验证了该方法的有效性。本文完成的具体工作如下:(1)对整体叶盘叶片砂带磨削时磨削颤振的原因进行了分析,发现了整体叶盘叶片砂带磨削末端接触力控功能模块形成颤振的主要原因;在此基础上,构建了整体叶盘砂带磨削过程物理模型,并推导出了磨削时由整体叶盘叶片、接触轮/杆构成的末端接触功能模块系统共振频率数学模型。(2)建立了整体叶盘叶片砂带磨削末端接触力控功能模块三维模型,对整体叶盘叶片砂带磨削末端接触力控功能模块进行静动力学分析,得到了整体叶盘叶片砂带磨削末端接触力控功能模块结构的共振频率。(3)利用变密度理论拓扑优化方法建立了整体叶盘叶片砂带磨削末端接触力控功能模块接触杆/接触轮数学模型,以接触杆/轮结构最大刚度为优化目标,对末端接触力控功能模块进行拓扑优化设计,避开了整体叶盘叶片与接触杆/轮两模块部件的共振频率,得到了整体叶盘叶片砂带磨削末端接触力控功能模块最优结构布局。(4)分别针对优化前后的整体叶盘叶片砂带磨削末端接触力控功能模块,采用正交试验设计方法,以砂带线速度、进给速度、磨削正压力为变量,以整体叶盘叶片磨削加工过程中的振幅和磨削加工后叶片表面粗糙度、型面精度、表面微观形貌为评价指标,验证了本文所提出优化方法的有效性。