【摘要】：薄壁曲面零件因質(zhì)量小、比強度高等優(yōu)點,在航空航天、國防軍工等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。鑒于此類薄壁曲面零件往往服役于高溫、高壓、大載荷等極端工況,加工精度要求較高甚至苛刻,工程上普遍采用五軸數(shù)控機床進行加工。薄壁曲面零件整體剛度低,局部剛度具有強位置相關(guān)性,在五軸數(shù)控加工過程中,由于瞬時切削量具有時變性,隨薄壁曲面加工位置極易出現(xiàn)非規(guī)則加工變形,進而導(dǎo)致零件大的輪廓誤差,致使加工精度難以滿足要求,影響使用性能。目前,薄壁曲面加工變形補償是提高薄壁曲面零件加工變形的有效途徑,然而尚存在一些不足:一方面常規(guī)加工變形誤差補償依賴于精確的切削力建模,這對五軸數(shù)控加工來說難度較大;另一方面,一次加工變形補償效果并不理想,往往須采取迭代計算補償?shù)姆椒▉硖岣呒庸ぞ?嚴重影響加工效率。由此,研究薄壁曲面零件加工變形的高效抑制方法,對提高薄壁曲面零件加工精度具有重要的理論與工程應(yīng)用價值。薄壁曲面零件的加工變形主要由切削力引起,而瞬時切削量是切削力的直接影響因素,加工中不斷變化的切削量造成切削力波動,進而產(chǎn)生隨加工位置變化的加工變形量,為薄壁曲面加工變形高效補償提出極高要求。本文通過建立五軸端銑自由曲面瞬時切削量模型和對求解幾何特征影響下的薄壁曲面剛度變化規(guī)律,創(chuàng)新提出一種基于薄壁曲面位置相關(guān)剛度約束的瞬時切削量規(guī)劃方法,以期實現(xiàn)薄壁曲面零件加工變形均勻化,進而結(jié)合加工進給速度再規(guī)劃,對薄壁曲面零件精加工進行一次性均值加工變形補償,最終實現(xiàn)薄壁曲面零件高質(zhì)高效加工。本文的主要研究內(nèi)容如下:首先,以典型的復(fù)雜薄壁曲面葉輪葉片為例,基于B樣條曲面建模方法建立葉片幾何模型,生成五坐標端銑自由曲面零件的無干涉加工軌跡。在建立工件坐標系、刀具坐標系、局部坐標系及不同坐標系間轉(zhuǎn)換關(guān)系的基礎(chǔ)上,綜合考慮工件、刀具幾何特征及切削條件的情況下,根據(jù)微觀幾何切觸關(guān)系,建立了平頭刀銑削葉片零件的瞬時切削量模型,為后續(xù)葉片加工中瞬時切削量規(guī)劃奠定基礎(chǔ)。然后,建立了薄壁曲面加工有限元模型,慮及平頭刀端銑曲面過程中有效切削寬度變化,解算出自由曲面薄壁葉片在各個刀觸點處的彈性變形量,獲得了薄壁葉片基于幾何特征的剛度變化規(guī)律。基于此,提出一種以位置相關(guān)剛度為約束、以加工變形均勻為目標的五坐標端銑薄壁曲面零件瞬時切削量的規(guī)劃方法。實驗驗證表明,基于瞬時切削量規(guī)劃選擇合理的加工參數(shù),可有效均勻薄壁曲面零件加工變形。最后,以葉片截面加工為例,按照提出的瞬時切削量規(guī)劃方法進行加工刀軌規(guī)劃,應(yīng)用A/C雙轉(zhuǎn)臺式五軸聯(lián)動數(shù)控機床進行實驗加工,結(jié)果表明以得到均勻化的加工變形。進一步采用提出的誤差均值補償法對工件進行加工變形補償,與常規(guī)加工變形誤差補償方法相比,可提高加工精度30%。研究結(jié)果為后續(xù)更深入的研究薄壁曲面零件加工中產(chǎn)生的變形抑制問題提供一定的參考,與此同時,對實際的生產(chǎn)加工也提供了積極的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG659;TH161
【圖文】：

(c) 補償路徑加工 (d) 工件補償加工回彈后形狀圖 4.8 薄壁零件加工變形鏡像補償加工Fig. 4.8 The mirror compensation for deformation of thin-walled parts.工變形誤差補償程序的生成是本文研究的主要目的。隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，件都有了專用后置處理器，例如 UG 的 NX/POST、pro/E 的 Pro/NCPOST、CATIA

(d薄壁零件加工變形鏡像補償ompensation for deformation o是本文研究的主要目的，例如 UG 的 NX/POST、位文件轉(zhuǎn)換成機床能識的數(shù)控加工刀位軌跡，再加工變形誤差補償主要

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 喬凱;舒小平;;薄壁件加工變形誤差預(yù)估及補償?shù)募蒣J];中國機械工程;2015年21期

2 付大鵬;王麗乾;;基于逆向造型的汽輪機末級葉片加工變形研究[J];東北電力大學(xué)學(xué)報;2015年05期

3 史小強;吳寶海;張定華;;航空發(fā)動機葉片加工質(zhì)量檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J];航空制造技術(shù);2015年12期

4 呂云騰;祝長生;;基于溫漂補償?shù)母邷仉姕u流位移傳感器[J];浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2015年04期

5 董久虎;諶永祥;李雙躍;毛鵬梟;;薄壁葉片加工變形誤差補償[J];機械設(shè)計與研究;2013年04期

6 劉存躍;董永貴;;無源諧振器在電渦流位移傳感器中的諧振增強效應(yīng)[J];清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年11期

7 蔡永林;林立;黃澤華;;薄壁葉片加工誤差分析與預(yù)測[J];北京交通大學(xué)學(xué)報;2012年01期

8 王玉;劉濤;單純利;卑喜敏;任麗芬;;航空發(fā)動機葉片評價方法[J];計測技術(shù);2011年06期

9 顏克輝;孔詳志;羅志久;徐吉存;李鵬;;五軸聯(lián)動葉片加工中心發(fā)展現(xiàn)狀及其結(jié)構(gòu)特點[J];金屬加工(冷加工);2011年02期

10 周志雄;周秦源;任瑩暉;;復(fù)雜曲面加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];機械工程學(xué)報;2010年17期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 胡創(chuàng)國;薄壁件精密切削變形控制與誤差補償技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 崔寧寧;整體葉輪在線檢測與誤差補償方法研究[D];北京交通大學(xué);2015年

2 蘇凱;螺旋槳五軸數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化與能耗計算[D];華中科技大學(xué);2011年

3 徐宏;薄壁件數(shù)控側(cè)銑加工變形的預(yù)測、補償與實驗研究[D];湘潭大學(xué);2007年

4 胡韋華;薄壁件加工變形的模擬仿真與補償技術(shù)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2006年

5 胡海濱;葉片四軸清根加工算法及工藝優(yōu)化方案研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2005年

本文編號：2727192