本文關(guān)鍵詞：鈦合金空心風(fēng)扇葉片加工變形及誤差補(bǔ)償研究

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【摘要】：鈦合金空心風(fēng)扇葉片是航空渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的核心部件之一,其加工精度對發(fā)動機(jī)的推重比、耗油率和使用壽命有重要的影響�？招娘L(fēng)扇葉片經(jīng)超塑成形/擴(kuò)散連接工藝制造而成,由于超塑成形/擴(kuò)散連接技術(shù)很難一次性制造出滿足外形精度要求的葉片,還需要采用數(shù)控加工的方式對葉片進(jìn)行加工。在超塑成形/擴(kuò)散連接工藝中,伴隨多重?zé)嵫h(huán),葉片內(nèi)部會產(chǎn)生殘余應(yīng)力,材料在去除過程中內(nèi)應(yīng)力會釋放并重新分布。同時,葉片由空心桁架結(jié)構(gòu)和實(shí)體結(jié)構(gòu)混合而成致使剛度特性強(qiáng)弱相間。在葉片加工過程中,以上兩個因素會導(dǎo)致加工變形,難以滿足加工精度。本課題從殘余應(yīng)力狀態(tài)評估、裝夾變形、加工變形和誤差補(bǔ)償?shù)确矫孢M(jìn)行了研究。完成的主要工作包括:(1)在殘余應(yīng)力測量試驗(yàn)中,根據(jù)有限元標(biāo)定法,計(jì)算了盲孔法在特定測量條件的應(yīng)變釋放系數(shù)。運(yùn)用盲孔法與X射線衍射法測量了鈦合金空心葉片試樣的殘余應(yīng)力。針對葉片平板試驗(yàn)件的幾何外形,使用通孔法與盲孔法分別測量葉身、葉尖和葉根的殘余應(yīng)力,得到了平板試驗(yàn)件各個位置的殘余應(yīng)力大小與分布規(guī)律。(2)在鈦合金空心風(fēng)扇葉片裝夾策略研究中,分析了不同裝夾順序和夾緊力對葉片裝夾變形的影響。仿真結(jié)果表明:通過優(yōu)化裝夾順序和夾緊力的大小可以有效降低裝夾變形。(3)在葉片平板試驗(yàn)件的加工變形研究中,分別使用有限元仿真法與試驗(yàn)法分析殘余應(yīng)力釋放與重新分布、剛度強(qiáng)弱相間對加工變形的影響。在有限元仿真分析中,基于Abaqus軟件的腳本結(jié)構(gòu),使用Python語言編寫腳本程序,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格單元跟隨刀具軌跡自動切除。在銑削試驗(yàn)中,分別使用三坐標(biāo)機(jī)測量法和在機(jī)測量法測量試驗(yàn)件的加工變形量。仿真與試驗(yàn)結(jié)果表明:平板試驗(yàn)件強(qiáng)弱相間的剛度特性是產(chǎn)生加工變形的主要原因。(4)在平板試驗(yàn)件加工預(yù)報模型的研究中,以有限元仿真的結(jié)果作為訓(xùn)練與測試樣本,運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法獲得銑削參數(shù)與加工變形量之間的非線性關(guān)系,建立葉片平板試驗(yàn)件的加工預(yù)報模型。(5)基于離線誤差補(bǔ)償原理,根據(jù)有限元仿真與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法輸出的加工變形結(jié)果,編寫C++離線補(bǔ)償程序,對刀具軌跡進(jìn)行離線補(bǔ)償。刀具軌跡經(jīng)離線補(bǔ)償后,試驗(yàn)件的加工變形量得到了有效的控制。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V263.1

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本文編號：1162408