薄壁葉片是汽輪機(jī)的核心零部件,由于其剛性較弱的特點(diǎn),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(zhì)量,不利于企業(yè)的生產(chǎn)。因此本文以薄壁葉片為研究對(duì)象,開展了刀具與工件的相對(duì)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(biāo)優(yōu)化、全景仿真加工及試驗(yàn)驗(yàn)證等系列研究。具體的研究?jī)?nèi)容和成果如下:1、確定刀具與工件的相對(duì)位置。分析了葉片汽道型面的創(chuàng)建方法,并進(jìn)行了葉片的三維造型;根據(jù)葉片的實(shí)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(diǎn)坐標(biāo)及接觸點(diǎn)處的曲面法矢方向,并驗(yàn)證其正確性,從而確定了刀具與工件的相對(duì)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(chǔ)。2、建立球頭銑刀銑削力模型。采用正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)銑削力仿真試驗(yàn)的切削參數(shù)組合;采用AdvantEdge軟件進(jìn)行銑削力仿真加工,得出各組參數(shù)所對(duì)應(yīng)的三個(gè)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(yù)測(cè)模型并驗(yàn)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。基于ANSYS 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(duì)應(yīng)的刀具與工件的加工接觸點(diǎn),并在接觸點(diǎn)處建立局部坐標(biāo)系,從而研究葉片各接觸點(diǎn)處的變形量大小;研究了四個(gè)切削參數(shù)對(duì)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(jìn)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(diào)整參數(shù)后再進(jìn)行有限元模擬,驗(yàn)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(biāo)優(yōu)化。選用最優(yōu)拉丁超立方設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法確定了切削寬度a_e、切削速度v_c、進(jìn)給量f_z和切削深度a_p四個(gè)初始設(shè)計(jì)變量的30組樣本點(diǎn);建立各設(shè)計(jì)變量響應(yīng)面的近似模型,并對(duì)響應(yīng)面模型進(jìn)行精度檢測(cè)和誤差分析;模型檢測(cè)合格后,分析了設(shè)計(jì)變量對(duì)響應(yīng)面近似模型的交互式影響及主效應(yīng)影響;將變形量De和加工時(shí)間T作為參數(shù)優(yōu)化的目標(biāo),采用AMGA(自適應(yīng)變異遺傳算法)對(duì)四個(gè)切削參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì),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(shí)間縮短,實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化的目的。5、全景仿真加工及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(duì)數(shù)控程序G代碼進(jìn)行檢查;驗(yàn)證程序正確后,借助美國HAAS四軸數(shù)控機(jī)床對(duì)葉片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)加工,并借助海克斯康三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)成品葉片的汽道型面進(jìn)行檢測(cè),將實(shí)際加工檢測(cè)結(jié)果與模擬值進(jìn)行比對(duì)分析;結(jié)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(duì)企業(yè)的高效生產(chǎn)有著重要意義。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(gè)國家生產(chǎn)力水平的體現(xiàn)，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主體[1]。自，我國的制造業(yè)蓬勃發(fā)展，但當(dāng)前仍處于“大而不強(qiáng)”的階段，同有不小的差距，為此，“中國制造 2025”發(fā)展計(jì)劃已明確指出我國業(yè)大國轉(zhuǎn)變成世界制造業(yè)強(qiáng)國[2]。當(dāng)今社會(huì)，我國仍是以火力發(fā)電作為發(fā)電所用的原動(dòng)機(jī)，能將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的機(jī)械能，是一臺(tái)正在安裝葉片的汽輪機(jī)。汽輪機(jī)葉片是汽輪機(jī)的核心零部件量和加工精度將直接影響汽輪機(jī)的工作性能和工作效率[3]，汽輪機(jī)高端制造業(yè)的代表性產(chǎn)品之一，能體現(xiàn)一個(gè)國家制造業(yè)發(fā)展水平。

技術(shù)路線

接觸點(diǎn)坐標(biāo)及接觸點(diǎn)處的曲面法矢方向，并驗(yàn)證其正確性，從而為后續(xù)葉片變形分析時(shí)確定施加力的位置奠定基礎(chǔ)。2.1 汽輪機(jī)葉片的介紹2.1.1 葉片的分類汽輪機(jī)葉片的種類多樣，根據(jù)其工作性質(zhì)及結(jié)構(gòu)形狀等分成下述幾類：（1）按照葉片的工作性質(zhì)分為：靜葉片和動(dòng)葉片，分別如圖 2.1（a）和（b）所示。靜葉片簡(jiǎn)稱靜葉，是固定在隔板或?qū)~持環(huán)上靜止不動(dòng)的葉片，在蒸汽室（噴嘴室）中的靜葉稱之為噴嘴，在速度級(jí)中稱為導(dǎo)向葉片。靜葉在汽輪機(jī)中不但為汽流導(dǎo)向，還使蒸汽加速，使汽流改變方向進(jìn)人下一列動(dòng)葉組。動(dòng)葉片簡(jiǎn)稱動(dòng)葉，通過葉根固定在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子上，并隨著轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)，主要功能是負(fù)責(zé)傳遞動(dòng)力。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李樹

本文編號(hào)：2824986