復雜薄壁葉片加工誤差分析與研究.pdf

1、復雜薄壁曲面葉片在航天航空、船舶制造等重型工業(yè)中具有十分廣泛的用途,而數控加工是其主流的加工方法。雖然數控加工具有高精度和高效率等優(yōu)點,但是在加工中,受力變形所導致的誤差一直嚴重影響著薄壁零件的加工精度和表面質量,因此通過對切削變形進行預測和補償成為減小薄壁件加工誤差的重要方法。
　　 本文針對葉輪的薄壁葉片型面在精加工中受到的銑削力,提出了球頭銑刀的銑削力模型,并通過設計正交實驗求取其相關銑削力系數;研究了葉片變形迭代算法,進

2、而計算出刀具軌跡各接觸點處的最終變形量;最后根據變形量補償程序并進行了加工實驗驗證,提高了葉片的加工精度。論文主要包含以下內容:
　　 1.葉片加工刀具接觸點軌跡規(guī)劃。基于B曲面理論,進行自由曲面葉片建模,利用UG進行葉輪整體造型并分別規(guī)劃了流道粗加工和葉片精加工的刀具軌跡,利用MATLAB編程,求取刀位面的偏置面,進一步計算出與刀位點對應的接觸點及其曲面法矢量,為變形分析做準備。
　　 2.刀具銑削力建模。分析對比了基

3、于微元積分原理和正交試驗兩種方法建立的球頭銑刀切削力模型,從后續(xù)變形分析的需要出發(fā),選擇用正交試驗的方法確立銑削力模型,進一步設計銑削力系數標定實驗,獲取銑削力公式中的相關系數,并分析了公式模型的誤差。
　　 3.葉片變形分析。結合推導出的銑削力公式,計算給定參數條件下的銑削力;分析切削過程中銑削力和變形量的耦合關系,設計變形分析流程,然后用MATLAB編寫變形量的迭代算法,并將算法和ANSYS集成起來進行迭代計算,直到滿足設定

4、的迭代精度為止,最終得到所有接觸點處的穩(wěn)定收斂的切深、變形量和銑削力值,為補償程序做準備。
　　 4.葉片變形補償。研究了補償誤差的方法,給出了曲面補償算法流程,即先利用變形迭代算法計算出葉片型面各點的最終變形誤差,然后用補償算法計算出補償量,得到新的接觸點軌跡,從而完成變形補償。
　　 5.葉片補償算法驗證。編寫數控機床的后置處理程序,并用VERICUT進行NC代碼仿真,驗證無誤后,進行實際加工試驗:用未補償和補償后的