【摘要】：葉輪是核主泵的核心部件,在惡劣環(huán)境下工作,必須安全、可靠和長時間不間斷地工作,因此對葉輪表面質(zhì)量有很高的要求。工作中,應(yīng)力集中最容易在葉輪根部發(fā)生,根部常常發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂而引發(fā)事故,甚至?xí)霈F(xiàn)災(zāi)難性的后果。因此,從優(yōu)化銑削刀軌的角度,研究殘余應(yīng)力分布與裂紋萌生的關(guān)系,對于提高葉輪加工表面的機械物理性能、水力特性、減少應(yīng)力腐蝕裂紋、增加使用壽命等具有重要意義。本文討論核主泵葉輪五軸數(shù)控加工銑削刀軌規(guī)劃的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,以表面裂紋研究為目標(biāo),采用有限元仿真與試驗分析相結(jié)合的研究方。對銑削刀軌加工工藝進行了優(yōu)化,分析了不同銑削刀軌對裂紋萌生的影響,分析水流交變場下核主泵表面裂紋擴展現(xiàn)象。具體研究內(nèi)容如下:首先,描述了銑削刀軌優(yōu)劣的評判標(biāo)準(zhǔn),對各種常規(guī)銑削刀軌進行了分析,提出了最陡梯度的空間填充曲線銑削刀軌規(guī)劃方法,并對該方法進行了數(shù)值仿真分析,驗證了其優(yōu)點。建立了銑削殘余應(yīng)力有限元模型,此模型同時考慮了切削力與切削熱的作用,研究得到了工件表面殘余應(yīng)力分布和沿深度方向殘余應(yīng)力分布結(jié)果。同時,基于此模型,研究了主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、銑削深度三要素對加工表面殘余應(yīng)力的影響。通過腐蝕實驗分析殘余應(yīng)力與裂紋萌生關(guān)系,對各種不同情況進行比較分析,總結(jié)得出銑削刀軌與腐蝕疲勞之間的關(guān)系,并對試驗結(jié)果進行分析。利用擴展有限元法對裂紋擴展過程進行仿真分析,對不同形式裂紋擴展路徑進行比較,同時分析了裂紋擴展速率,得出了拉應(yīng)力與裂紋擴展之間的關(guān)系。
【圖文】：

圖 2-1 銑削刀軌評價指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)Fig.2-1 Tool path evaluation index system structure下面對每一項進行細(xì)致的分析[34-35]，在實際的選用時，可以針對不同的加工來選用不同的標(biāo)準(zhǔn)，這樣更加有助于銑削刀軌的評價。(1) 刀軌長度：對于一種銑削刀軌而言，，刀軌總長度越短越好；(2) 圓弧長度：圓弧長度是刀軌的一部分，但是由于其加工較直線加工困難以越短越好。但是在拐角處可以采用圓角代替直角的過渡，有效的減少對機床具的沖擊；(3) 節(jié)點數(shù)目：節(jié)點數(shù)目越多，刀具在銑削過程中換向次數(shù)越多，機床沖擊；同時換刀頻繁也會影響進給速度；(4) 空行程距離：空行程距離也是銑削刀軌的一部分，空行程不進行金屬切此刀軌也是越短越好；

圖 2-2 雙螺旋線Fig.2-2 Double spiral雙螺旋線，進行一定的改進。在方形的空間內(nèi)，同始如圖 2-3（a），仿照徐立國提出的雙螺線線形成理 2-3（b）在雙螺旋填充曲線生成中，常用的是類似進行生成，常規(guī)的方法中主要有 L 系統(tǒng)法等一些利為了計算方便，后來有學(xué)者提出到矩陣?yán)碚摚@樣線，為雙螺旋填充曲線應(yīng)用于刀具軌跡規(guī)劃打下了上，如圖 2-3（c）。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TL353.12;TG547

【參考文獻】

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本文編號：2636976