【摘要】：整體葉輪在航空、能源、船舶等行業(yè)有廣泛應用,其加工質量會直接影響透平機械的效率和性能。整體葉輪具有扭曲大,流道窄等特點,屬于典型的難加工零件,尤其是對于鈦合金整體葉輪,是集合了鈦合金材料難加工特性和整體葉輪難加工結構特點與一體的復雜零件。鈦合金整體葉輪高效加工一直是學者和工程人員關注的重點。所以,本文基于鈦合金多軸銑削的特性,從刀路軌跡規(guī)劃和銑削參數(shù)優(yōu)化兩個方面對鈦合金整體葉輪高效加工進行研究,其主要內容及結論如下:(1)運用3次非均勻有理B樣條原理對葉輪離散點進行擬合,在UG環(huán)境中實現(xiàn)整體葉輪實體的參數(shù)化建模。根據(jù)葉輪的幾何結構特點和材料特性,結合相關加工手冊,擬定了鈦合金整體葉輪加工工藝方案。(2)運用正交實驗法研究鈦合金多軸銑削加工特性。分析了多軸銑削參數(shù)(銑削速度v(m/min)、每齒進給量f _z(mm/z)、銑削寬度a _e(mm)、銑削深度a _p(mm)、刀具側傾角?(?))對銑削合力和表面粗糙度的影響程度和影響趨勢。建立了在乳化液作為銑削液情況下,硬質合金球刀銑削TC4鈦合金五因素銑削力和表面粗糙度回歸預報模型,并驗證了回歸模型的合理性。(3)利用MATLAB與MAX-PAC、UG聯(lián)合仿真完成刀軸矢量的計算和刀軌可視化。提出了分區(qū)域加工和三角形走刀的加工策略,結合外緣面等距法和螺旋走刀方式,規(guī)劃了整體葉輪粗、精加工的刀路軌跡。為了避免加工過程中刀具干涉與碰撞,確定了刀軸偏角范圍,并運用線性插補方法擬合完成連續(xù)的優(yōu)化刀路軌跡。并最終通過仿真和實際加工試驗,驗證了本文軌跡的可行性和優(yōu)越性。(4)基于NSGA-Ⅱ改進MATLAB多目標函數(shù)gamultiobj,為求解多目標函數(shù)、分析各目標之間關系提供了基礎。針對鈦合金整體葉輪粗加工成本高、效率低的問題,建立了以刀具消耗量最小和銑削效率最高為目標函數(shù)的多目標優(yōu)化數(shù)學模型min f(x)(28)(f_1(x),f_2(x));為了滿足鈦合金整體葉輪精加工表面質量高、效率高的要求,建立了以表面質量最優(yōu)和銑削效率最高為目標函數(shù)的多目標優(yōu)化數(shù)學模型min f(x)(28)(f_1(x),f_3(x));通過改進后的算法工具箱得到兩多目標優(yōu)化問題Pareto最優(yōu)解前沿。運用理論分析與實際加工試驗相結合的方式,驗證了Pareto解集中任意一組參數(shù)的優(yōu)越性,與經驗銑削參數(shù)相比,采用優(yōu)化后的銑削參數(shù)進行加工,大大提高了加工效率,減少了加工成本,提高了加工表面質量。研究工作對復雜結構的難加工材料零件加工提供了技術支撐,研究成果具有較高的工程應用價值。
【圖文】：

（a）閉式整體葉輪 （b）半開式整體葉輪 （c）開式整體葉輪Closed integral impeller (b) Semi-open integral impeller (c) Open integral impe圖 2.1 整體葉輪分類Fig.2.1 Overall impeller classification具體半開式整體葉輪為研究對象，如圖 2.2 所示。其主要結構包括

圖 2.2 半開式整體葉輪幾何結構Fig.2.2 Geometric structure of semi-open integral impeller 整體葉輪參數(shù)化建模提供的葉片、輪轂等型面離散數(shù)據(jù)點信息，，運用 UG NX 軟件設相吻合的整體葉輪 CAD 模型，其建模過程簡述如下：
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG54

【參考文獻】

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本文編號：2590090