航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的設(shè)計(jì)一直是航空領(lǐng)域的重點(diǎn)研究對(duì)象之一。根據(jù)葉片工作環(huán)境的改變,葉片的設(shè)計(jì)需求也在逐漸改進(jìn)。由于葉片從設(shè)計(jì)到優(yōu)化再到加工的周期較長,為了解決該問題,迫切需要建立一個(gè)綜合考慮渦輪葉片從數(shù)學(xué)建模到優(yōu)化以及數(shù)控加工的參數(shù)模型,基于建立的整體參數(shù)化模型,完成后續(xù)的各項(xiàng)任務(wù)與工作,達(dá)到縮短葉片的研制周期,提高生產(chǎn)效率的目的。建立葉片的整體參數(shù)模型具有重要的科學(xué)意義和工程價(jià)值。本文針對(duì)能夠快速優(yōu)化和加工渦輪葉片的目的,建立了葉片的整體參數(shù)化方程模型,基于建立的葉片參數(shù)方程,對(duì)其部分參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),優(yōu)化再設(shè)計(jì)葉片輪廓結(jié)構(gòu),最終達(dá)到提高工作效率的目的。根據(jù)建立的葉片三維模型和參數(shù)方程,對(duì)葉片的加工工藝進(jìn)行規(guī)劃,同時(shí)手動(dòng)編寫數(shù)控加工程序等。主要內(nèi)容如下:通過對(duì)渦輪葉片截面輪廓結(jié)構(gòu)的改進(jìn),建立葉片整體參數(shù)化方程,通過建立的參數(shù)方程,可以求解得到葉片表面任一點(diǎn)的精準(zhǔn)坐標(biāo),獲得葉片表面數(shù)據(jù)點(diǎn)云集。根據(jù)得到的理論數(shù)據(jù)點(diǎn),運(yùn)用UG軟件建立葉片三維模型,對(duì)比傳統(tǒng)三截面法建立的葉片模型,整體參數(shù)化方法建立的葉片模型具有更高的精準(zhǔn)度,更具可靠性。整體參數(shù)方程的建立,為后續(xù)模型的優(yōu)化和加工提供了更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)來源,從理論上更具有可靠性。對(duì)葉片的結(jié)構(gòu)參數(shù)幾何進(jìn)口角β1r和幾何出口角β2r,進(jìn)行了優(yōu)化再設(shè)計(jì),通過計(jì)算得到的新參數(shù)值與原始參數(shù)相比,其模型結(jié)構(gòu)的工作效率提高了 0.625%。達(dá)到了優(yōu)化目的,且驗(yàn)證了整體參數(shù)模型的可行性。同樣,根據(jù)優(yōu)化后的新參數(shù),建立了新的葉片三維模型。對(duì)葉片的加工工藝進(jìn)行規(guī)劃分析,同時(shí)對(duì)葉片的加工參數(shù)給定計(jì)算范圍,參照計(jì)算結(jié)果,可以根據(jù)加工要求快速確定加工參數(shù)。根據(jù)五軸加工中心坐標(biāo)系的變換關(guān)系,得到了葉片精加工程序的參數(shù)方程,可以根據(jù)參數(shù)方程快速求得葉片的加工程序。對(duì)不同性能需求的葉片,更改參數(shù)后,可按照該方法快速得到加工程序,縮短葉片的生產(chǎn)周期�；诮⒌臏u輪葉片整體參數(shù)模型,在葉片的優(yōu)化和葉片的加工過程中均得到了滿意的結(jié)果。不僅使渦輪葉片的工作性能得到了有效的提升改善,同時(shí)在葉片的生產(chǎn)設(shè)計(jì)周期上也做到了相應(yīng)的貢獻(xiàn)。建立葉片的整體參數(shù)模型,以及生成參數(shù)化加工代碼,具有較大的工程應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TG659;V263.1
【部分圖文】：

懌低壓軸承邐中壓軸承低壓軸承逡逑圖１－１航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖逡逑渦輪葉片的外形結(jié)構(gòu)是由回轉(zhuǎn)櫞板、葉身和榫根之間相互連接組合而成，如逡逑圖１－２所示，為葉片模型組成結(jié)構(gòu)。逡逑１邋．＾１逡逑榫頭１逡逑圖１－２葉片模型結(jié)構(gòu)示意圖逡逑１．２國內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑完整渦輪葉片的設(shè)計(jì)路線包括以下幾個(gè)方面：從葉片最初的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，到結(jié)逡逑構(gòu)性能的優(yōu)化，再到生產(chǎn)工藝的規(guī)劃，最終加工成型。渦輪葉片的整個(gè)設(shè)計(jì)優(yōu)化逡逑過程如圖１－３所示。逡逑２逡逑

航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)是航空領(lǐng)域的核心，發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片可以分成以下四個(gè)部分，逡逑即：扇葉（ｆａｎ邋ｂｌａｄｅｓ）、壓氣機(jī)葉片（ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ邋ｂｌａｄｅｓ）、高壓禍輪葉片（ｈｉｇｈ逡逑ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｔｕｒｂｉｎｅ邋ｂｌａｄｅｓ）、低壓禍輪葉片（ｌｏｗｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｔｕｒｂｉｎｅ邋ｂｌａｄｅｓ）。如圖邋１－］航逡逑空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖所示。根據(jù)工作性質(zhì)對(duì)于渦輪葉片又可進(jìn)一步劃分為：工作逡逑葉片（又稱為動(dòng)葉）和導(dǎo)向葉片（又稱為導(dǎo)葉）［４］。逡逑

ＤＭＵＶｏｕｔｉｏｎ系列加工中心己經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾完成五面加工的技術(shù)，日本研逡逑制的五面加工機(jī)床更是可以傾斜任意角度進(jìn)行加工零件［６Ｕ。對(duì)于渦輪葉片的高速逡逑高效切削技術(shù)［６２］，其使用五軸數(shù)控機(jī)床加工，如圖１－４所示，不僅生產(chǎn)效率得到逡逑提高，且生產(chǎn)出的葉片表面精度很高。逡逑

本文編號(hào)：2829262