本文關(guān)鍵詞：基于接觸理論的精準(zhǔn)砂帶磨削基礎(chǔ)研究

  更多相關(guān)文章： 航發(fā)葉片 砂帶磨削 接觸理論 精準(zhǔn)

【摘要】：葉片作為航空發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零件之一,其截面形狀與尺寸精度以及表面完整性對航空發(fā)動機(jī)的性能具有至關(guān)重要的影響。航空發(fā)動機(jī)葉片經(jīng)過銑削或精密鍛造后,具有加工余量分布不均勻、曲率變化大等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的加工工藝難以滿足航空發(fā)動機(jī)葉片加工精度、表面質(zhì)量的一致性以及智能化制造要求,迫切需要采用新型加工方法以解決其加工難題。砂帶磨削因同時兼具磨削和拋光的雙重作用,且其彈性磨削的特性在型面平滑過渡方面具有獨(dú)特的擬合效果,尤其適用于弱剛性復(fù)雜曲面的精密加工。然而,當(dāng)前關(guān)于精準(zhǔn)砂帶磨削機(jī)理的研究仍不完善。因此,本文基于彈性接觸理論,結(jié)合砂帶彈性磨削和航發(fā)葉片難加工的特點(diǎn),對曲面精準(zhǔn)砂帶磨削機(jī)理及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。論文的主要研究工作如下:①以金字塔砂帶為研究對象,建立多顆磨粒模型,在此基礎(chǔ)上,依據(jù)砂帶單顆磨粒切刃切除材料理論模型,進(jìn)行砂帶磨削多顆磨粒材料去除的仿真研究,探討接觸壓力和磨粒個數(shù)對工件表面粗糙度和材料平均去除深度的影響規(guī)律;針對航空發(fā)動機(jī)葉片典型材料,開展Tc4鈦合金材料去除效率砂帶磨削試驗(yàn),研究不同磨削參數(shù)對航發(fā)葉片材料去除率的影響規(guī)律,并通過非線性回歸方法建立恒壓強(qiáng)材料去除率預(yù)測模型,為下一步建立表面去除廓形模型提供理論基礎(chǔ)。②進(jìn)行砂帶磨削接觸狀態(tài)符合赫茲接觸理論基本假設(shè)的理論分析,并研究赫茲接觸理論與半赫茲接觸理論的推導(dǎo)過程。在此基礎(chǔ)上,由接觸壓強(qiáng)均勻分布的平面砂帶磨削材料去除率模型,推導(dǎo)并建立曲面砂帶磨削表面材料去除廓形的預(yù)測模型;進(jìn)而開展橡膠接觸輪與工件接觸的有限元仿真分析,探討接觸輪半徑、橡膠硬度、厚度比、接觸壓力以及工件半徑等因素對法向接觸壓強(qiáng)分布的影響規(guī)律,并通過接觸試驗(yàn)和表面去除廓形試驗(yàn)驗(yàn)證上述建立模型的正確性,為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)砂帶磨削奠定理論基礎(chǔ)。③結(jié)合橡膠接觸輪彈性變形的特點(diǎn),研究表面去除廓形對走刀行距和步長的影響規(guī)律,并推導(dǎo)出材料去除深度和殘留高度的近似計算公式。在此基礎(chǔ)上,提出面向精準(zhǔn)材料去除的路徑規(guī)劃和磨削壓力優(yōu)化方法,并開展基于該方法的航發(fā)葉片精準(zhǔn)材料去除砂帶磨削仿真分析,為精準(zhǔn)砂帶磨削提供技術(shù)支撐。④針對航發(fā)葉片難加工的特點(diǎn),本文應(yīng)用上述建立的彈性接觸模型、表面去除廓形模型以及提出的砂帶磨削路徑規(guī)劃方法,進(jìn)行航發(fā)葉片型面和邊緣的精密砂帶磨削試驗(yàn)及仿真研究。通過檢測分析葉片的加工精度和表面質(zhì)量,驗(yàn)證面向精準(zhǔn)材料去除的砂帶磨削路徑規(guī)劃方法在精密砂帶磨削加工中的適用性,為實(shí)現(xiàn)航發(fā)葉片精準(zhǔn)砂帶磨削的工程化應(yīng)用提供指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：航發(fā)葉片 砂帶磨削 接觸理論 精準(zhǔn)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V263
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 概述8-24
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 葉片砂帶磨削方法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 葉片加工方法簡介9-11
• 1.2.2 葉片砂帶磨削加工研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 復(fù)雜型面砂帶磨削加工路徑研究現(xiàn)狀分析13-15
• 1.3 砂帶磨削國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3.1 砂帶磨削材料去除模型的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.2 砂帶磨削接觸模型的研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 目前研究中存在的問題20-21
• 1.5 課題研究的依據(jù)和研究意義21-24
• 1.5.1 本課題來源21
• 1.5.2 研究意義21-22
• 1.5.3 論文主要研究內(nèi)容22-24
• 2 砂帶磨削材料去除率的主要影響因素分析24-46
• 2.1 砂帶磨削材料去除的作用機(jī)理24-34
• 2.1.1 砂帶磨粒幾何模型24-27
• 2.1.2 單顆磨粒材料去除機(jī)理27-29
• 2.1.3 砂帶磨削材料去除的仿真與分析29-34
• 2.2 影響砂帶磨削材料去除率因素的試驗(yàn)與分析34-40
• 2.2.1 鈦合金砂帶磨削材料去除試驗(yàn)方法34-35
• 2.2.2 鈦合金砂帶磨削材料去除試驗(yàn)結(jié)果與分析35-40
• 2.3 材料去除率模型的建立40-44
• 2.4 本章小結(jié)44-46
• 3 基于接觸理論的表面去除廓形模型研究46-78
• 3.1 砂帶磨削接觸狀態(tài)分析46-48
• 3.2 砂帶磨削接觸表面的壓強(qiáng)分布模型48-56
• 3.2.1 內(nèi)外圓和平面砂帶磨削的法向壓強(qiáng)分布模型48-50
• 3.2.2 曲面砂帶磨削的法向壓強(qiáng)分布模型50-56
• 3.3 基于有限元法的接觸壓強(qiáng)分析及試驗(yàn)驗(yàn)證56-68
• 3.3.1 接觸輪曲率半徑對法向接觸壓強(qiáng)分布規(guī)律的影響59-61
• 3.3.2 厚度比對法向接觸壓強(qiáng)分布規(guī)律的影響61-62
• 3.3.3 橡膠硬度對法向接觸壓強(qiáng)分布規(guī)律的影響62-63
• 3.3.4 接觸壓力對法向接觸壓強(qiáng)分布規(guī)律的影響63-65
• 3.3.5 工件曲率半徑對法向接觸壓強(qiáng)分布規(guī)律的影響65-66
• 3.3.6 接觸表面測試驗(yàn)證試驗(yàn)66-68
• 3.4 砂砂帶磨削表面去除廓形模型及試驗(yàn)驗(yàn)證68-75
• 3.4.1 砂帶磨削平面工件表面去除廓形69-70
• 3.4.2 砂帶磨削曲面工件表面去除廓形70-71
• 3.4.3 表面去除廓形測試驗(yàn)證試驗(yàn)71-75
• 3.5 本章小結(jié)75-78
• 4 基于表面去除廓形的砂帶磨削加工軌跡規(guī)劃78-92
• 4.1 基于接觸輪變形的走刀步長78-80
• 4.2 基于彈性接觸理論的走刀行距80-85
• 4.3 面向精準(zhǔn)材料去除的路徑規(guī)劃和磨削壓力優(yōu)化方法85-87
• 4.4 基于路徑規(guī)劃的航發(fā)葉片精準(zhǔn)砂帶磨削仿真分析87-90
• 4.5 本章小結(jié)90-92
• 5 航空發(fā)動機(jī)葉片砂帶磨削試驗(yàn)92-112
• 5.1 航空發(fā)動機(jī)葉片余量分布模型92-96
• 5.2 葉片型面砂帶磨削試驗(yàn)與分析96-101
• 5.2.1 彈性接觸砂帶磨削壓力控制方法96-100
• 5.2.2 葉片型面砂帶磨削試驗(yàn)與分析100-101
• 5.3 葉片邊緣砂帶磨削仿真與試驗(yàn)101-109
• 5.3.1 葉片邊緣磨削仿真與優(yōu)化101-105
• 5.3.2 葉片邊緣砂帶磨削試驗(yàn)105-109
• 5.4 本章小結(jié)109-112
• 6 結(jié)論與展望112-114
• 6.1 主要研究成果及結(jié)論112-113
• 6.2 開展后續(xù)研究的設(shè)想113-114
• 致謝114-116
• 參考文獻(xiàn)116-124
• 附錄124
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文124
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目目錄124
• C. 作者在攻讀學(xué)位期間參與的獲獎情況124

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本文編號：573990