整體葉輪是典型的復(fù)雜零件,葉片薄、相對剛度低、加工工藝性差,葉片只有葉根部位與輪轂相連,在加工過程中易受到切削力的作用發(fā)生彈性變形,產(chǎn)生加工誤差。整體葉輪在加工過程中需要去除大量材料,加工效率較低。薄壁葉片加工誤差的控制、整體葉輪加工效率的提高是實(shí)現(xiàn)整體葉輪高效、高精度加工的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)。車銑復(fù)合加工技術(shù)的發(fā)展,解決了復(fù)雜零件曲面加工的瓶頸問題。復(fù)合加工在一臺機(jī)床上能完成大部分甚至全部的加工內(nèi)容,減少了工件搬運(yùn)時(shí)間、提高了生產(chǎn)效率;減少了工件裝夾次數(shù),提高了加工精度。因此研究整體葉輪的車銑復(fù)合加工,有助于大幅度提升復(fù)雜曲面類零件的制造水平。本文基于NURBS曲線/曲面技術(shù)對整體葉輪進(jìn)行參數(shù)化建模,得到造型精確的整體葉輪模型;研究整體葉輪的車銑加工工藝特點(diǎn),確定整體葉輪車銑復(fù)合加工方案;建立葉片銑削受力模型,分析葉片變形與銑削力的關(guān)系;研究影響整體葉輪加工效率、加工精度的因素,以最小葉片變形、最短加工時(shí)間、最低加工成本為目標(biāo),對整體葉輪的主軸轉(zhuǎn)速n、進(jìn)給速度、背吃刀量ap、切削寬度等切削參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,尤其納入了切削溫度約束條件;采用優(yōu)化的切削參數(shù)對整體葉輪進(jìn)行前置處理,獲得APT刀位文件;基于IMSPOST研發(fā)WFLM40車銑復(fù)合加工中心專用后置處理程序,使前置APT刀位文件能夠完整、準(zhǔn)確地?fù)Q成NC程序,實(shí)現(xiàn)了整體葉輪的仿真加工和實(shí)際加工。經(jīng)仿真與實(shí)際加工表明:采用優(yōu)化的工藝方案加工整體葉輪,大幅縮短了整體葉輪的加工時(shí)間,降低了平均切削力從而有效控制了葉片的加工變形,提高了整體葉輪的加工質(zhì)量和加工效率,充分發(fā)揮了車銑復(fù)合加工中心加工整體葉輪的優(yōu)勢,對整體葉輪的五軸數(shù)控加工具有較大的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TG659
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 概述
    1.2 整體葉輪的數(shù)控加工技術(shù)
        1.2.1 整體葉輪的分類
        1.2.2 整體葉輪的數(shù)控加工方法
        1.2.3 整體葉輪的數(shù)控加工存在的問題
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 多軸車銑復(fù)合加工技術(shù)
    1.5 課題的主要研究工作
2 整體葉輪的建模與工藝分析
    2.1 概述
    2.2 曲線曲面的數(shù)學(xué)知識基礎(chǔ)
    2.3 整體葉輪的建模
        2.3.1 整體葉輪的測量
        2.3.2 基于CATIA的整體葉輪參數(shù)化建模
    2.4 整體葉輪加工工藝分析
    2.5 本章小結(jié)
3 整體葉輪五軸加工的工藝規(guī)劃
    3.1 概述
    3.2 整體葉輪的加工工藝規(guī)劃
        3.2.1 加工階段的劃分
        3.2.2 加工方法的選擇
        3.2.3 加工裝備與毛坯的選擇
        3.2.4 加工刀具的選擇
        3.2.5 加工余量的選擇
        3.2.6 加工路線的確定
        3.2.7 加工變形的控制方法
    3.3 加工誤差分析
    3.4 本章小結(jié)
4 基于加工變形控制的車銑加工工藝優(yōu)化
    4.1 概述
    4.2 加工變形分析的理論基礎(chǔ)
        4.2.1 銑削力理論計(jì)算
        4.2.2 葉片加工變形分析
    4.3 整體葉輪加工工藝的多目標(biāo)優(yōu)化
        4.3.1 切削參數(shù)的優(yōu)化方法
        4.3.2 優(yōu)化變量的確定
        4.3.3 目標(biāo)函數(shù)的建立
        4.3.4 約束條件的確定
        4.3.5 多目標(biāo)優(yōu)化算法的實(shí)現(xiàn)
        4.3.6 優(yōu)化結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
5 整體葉輪的仿真與實(shí)際加工
    5.1 基于CATIA的整體葉輪前置處理
    5.2 整體葉輪的仿真加工
        5.2.1 車銑復(fù)合加工中心仿真加工平臺的構(gòu)建
        5.2.2 基于IMSPOST的后置處理
        5.2.3 整體葉輪的仿真與實(shí)際加工
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄：碩士研究生期間發(fā)表的論文
致謝

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本文編號：2840176