發(fā)布時間：2020-09-23 06:40

　　 薄壁葉片是汽輪機的核心零部件,由于其剛性較弱的特點,在加工過程中受銑削力的作用而產(chǎn)生變形,影響葉片的加工精度和加工質量,不利于企業(yè)的生產(chǎn)。因此本文以薄壁葉片為研究對象,開展了刀具與工件的相對位置的確定、球頭銑刀銑削力模型的建立、葉片加工變形分析、切削參數(shù)多目標優(yōu)化、全景仿真加工及試驗驗證等系列研究。具體的研究內容和成果如下:1、確定刀具與工件的相對位置。分析了葉片汽道型面的創(chuàng)建方法,并進行了葉片的三維造型;根據(jù)葉片的實際加工工藝,使用UG/CAM編制了刀具加工軌跡,生成CLSF刀位文件;通過理論分析,求解出刀具與工件的接觸點坐標及接觸點處的曲面法矢方向,并驗證其正確性,從而確定了刀具與工件的相對位置,為后續(xù)葉片的加工變形研究中施加銑削力的位置奠定基礎。2、建立球頭銑刀銑削力模型。采用正交試驗的設計方法,設計銑削力仿真試驗的切削參數(shù)組合;采用AdvantEdge軟件進行銑削力仿真加工,得出各組參數(shù)所對應的三個方向的銑削力大小;利用Matlab軟件求解方程組的各未知系數(shù),從而建立球頭銑刀銑削力預測模型并驗證其有效性,為后續(xù)葉片的加工變形研究中施加力的大小提供理論依據(jù)。3、葉片加工變形分析�；贏NSYS Workbench建立葉片變形分析的有限元模型,創(chuàng)建與數(shù)控程序相對應的刀具與工件的加工接觸點,并在接觸點處建立局部坐標系,從而研究葉片各接觸點處的變形量大小;研究了四個切削參數(shù)對葉片變形量的影響并得出規(guī)律:葉片的變形量隨著切削寬度的增大而緩慢增大,隨著進給量的增大而增大,隨著切削速度的增大而減小后趨于不變,隨著切削深度的增大而增大且影響較大;調整參數(shù)后再進行有限元模擬,驗證規(guī)律的正確性,從而為后續(xù)切削參數(shù)優(yōu)化提供理論參考。4、切削參數(shù)的多目標優(yōu)化。選用最優(yōu)拉丁超立方設計試驗方法確定了切削寬度a_e、切削速度v_c、進給量f_z和切削深度a_p四個初始設計變量的30組樣本點;建立各設計變量響應面的近似模型,并對響應面模型進行精度檢測和誤差分析;模型檢測合格后,分析了設計變量對響應面近似模型的交互式影響及主效應影響;將變形量De和加工時間T作為參數(shù)優(yōu)化的目標,采用AMGA(自適應變異遺傳算法)對四個切削參數(shù)進行多目標優(yōu)化設計,求解出最優(yōu)解。優(yōu)化后的切削參數(shù)使變形量減小,加工時間縮短,實現(xiàn)了優(yōu)化的目的。5、全景仿真加工及實驗驗證。采用優(yōu)化后的切削參數(shù)編制數(shù)控加工NC程序文件,利用Vericut全景仿真加工軟件對數(shù)控程序G代碼進行檢查;驗證程序正確后,借助美國HAAS四軸數(shù)控機床對葉片進行實驗加工,并借助�？怂箍等鴺藴y量儀對成品葉片的汽道型面進行檢測,將實際加工檢測結果與模擬值進行比對分析;結果證明了通過有限元模擬葉片加工變形方法的可靠性,也證明了切削參數(shù)優(yōu)化方案的可行性,對企業(yè)的高效生產(chǎn)有著重要意義。
【學位單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TG54;TK263.3
【部分圖文】：

第一章 緒論題的研究背景與意義造業(yè)是一個國家生產(chǎn)力水平的體現(xiàn)，是國民經(jīng)濟發(fā)展的主體[1]。自，我國的制造業(yè)蓬勃發(fā)展，但當前仍處于“大而不強”的階段，同有不小的差距，為此，“中國制造 2025”發(fā)展計劃已明確指出我國業(yè)大國轉變成世界制造業(yè)強國[2]。當今社會，我國仍是以火力發(fā)電作為發(fā)電所用的原動機，能將蒸汽的熱能轉換為轉子的機械能，是一臺正在安裝葉片的汽輪機。汽輪機葉片是汽輪機的核心零部件量和加工精度將直接影響汽輪機的工作性能和工作效率[3]，汽輪機高端制造業(yè)的代表性產(chǎn)品之一，能體現(xiàn)一個國家制造業(yè)發(fā)展水平。

技術路線

接觸點坐標及接觸點處的曲面法矢方向，并驗證其正確性，從而為后續(xù)葉片變形分析時確定施加力的位置奠定基礎。2.1 汽輪機葉片的介紹2.1.1 葉片的分類汽輪機葉片的種類多樣，根據(jù)其工作性質及結構形狀等分成下述幾類：（1）按照葉片的工作性質分為：靜葉片和動葉片，分別如圖 2.1（a）和（b）所示。靜葉片簡稱靜葉，是固定在隔板或導葉持環(huán)上靜止不動的葉片，在蒸汽室（噴嘴室）中的靜葉稱之為噴嘴，在速度級中稱為導向葉片。靜葉在汽輪機中不但為汽流導向，還使蒸汽加速，使汽流改變方向進人下一列動葉組。動葉片簡稱動葉，通過葉根固定在汽輪機轉子上，并隨著轉子一起轉動，主要功能是負責傳遞動力。

【參考文獻】

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1 李樹

本文編號：2824986