本文關鍵詞：航發(fā)精鍛葉片邊緣磨削機床結構設計及優(yōu)化

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【摘要】：在航空發(fā)動機中,葉片是其最關鍵的零部件之一,葉片的截面形狀與加工表面質量對發(fā)動機的使用壽命、可靠性、工作效率等有著重要的影響。目前新型航空發(fā)動機葉片的加工工藝過程是:首先通過精密鍛造保證葉片型面成型精度,之后銑削葉片邊緣直邊,并通過手工打磨的方法完成葉片進排氣邊緣曲面的加工。這種工藝方法雖然避開了葉片型面的加工過程,但無法實現(xiàn)葉片邊緣曲面的高精度自動化加工,從而導致葉片邊緣曲面的加工精度與成型一致性較差,葉片生產效率低下。本文針對這種加工工藝的缺陷,設計了一臺專用于加工葉片進排氣邊緣的數(shù)控砂帶磨削機床。該機床針對航空發(fā)動機葉片難加工的材料特性,采用砂帶磨削方式,具有高效的材料切除率、較強的加工適應性以及良好的加工表面質量。針對葉片邊緣曲面復雜的結構特點與加工余量分布的不均勻性,機床磨削機構采用伺服電機驅動與彈簧浮動磨削的結構布置方式,具有快速的輸入激勵響應,且能較好的適應葉片邊緣曲面形狀變化。本文的主要研究內容如下:首先,通過分析航發(fā)精鍛葉片邊緣曲面的加工要求與砂帶磨削的特點,確定葉片邊緣余量切削方法,根據(jù)航發(fā)精鍛葉片邊緣曲面的結構特點,分析砂帶磨削所需的基本運動,確定機床所需的基本運動控制軸數(shù)。其次,借助葉片型面砂帶磨床對葉片邊緣曲面的磨削加工實驗,分析該機床在加工葉片邊緣曲面時存在的問題。并針對其問題設計一種具有快速動態(tài)激勵響應的新型砂帶浮動磨削機構,以適應葉片邊緣曲面磨削余量分布的不均勻性和曲面結構的復雜多變性,從而滿足葉片邊緣曲面對加工精度與表面質量的高要求;設計機床B軸部件的結構布局,建立機床整體模型,并對其進行數(shù)控加工仿真,檢驗機床在加工過程中的干涉與碰撞,從理論上驗證機床設計方案的可行性。最后,對改進后的機床磨削機構進行了動力學仿真,借助實驗設計方法對仿真結果進行分析,完成對磨削機構的關鍵參數(shù)優(yōu)化,保證機床磨削機構具有快速動態(tài)激勵響應,以滿足葉片邊緣曲面特殊的加工要求;通過對兩種布局的機床B軸部件進行動力學仿真,對比分析其結構優(yōu)點;借助有限元軟件,對機床基礎部件進行了模態(tài)分析,得出機床的固有振動頻率,以驗證機床的可靠性。
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V263

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本文編號：1213484