开式整体叶盘四坐标侧铣开槽粗加工轨迹规划

为了提高开式整体叶盘的粗加工稳定性,在粗加工阶段,提出采用将自由曲面蜕变为直纹面的方式简化开式整体叶盘通道开槽加工的难度,实现稳定切削。讨论了直纹面逼近自由曲面的算法,提出了一种新的刀轴矢量计算方法,并基于直纹面给出了开式整体叶片通道四坐标侧铣粗加工数控编程方法,规划出了无干涉的刀位轨迹。实例验证表明,采用该方法可快速有效地实现开式整体叶盘的开槽粗加工,并可提高开式整体叶盘加工中的稳定性。

带边界约束叶片的螺旋加工轨迹规划

通过采用通道加工原理实现的螺旋加工方法成功解决了叶片螺旋加工中刀具与叶片橼板之间的干涉问题,讨论了确定走刀步长的保证条件,求证出相邻两刀具切触点法矢夹角与刀轴摆角之间的关系。结果表明,采用提出的方法能够有效解决叶根处的干涉问题,为提高叶片的加工效率找到了一种新的解决方案。

组合曲面叶片的螺旋加工刀位轨迹生成

为提高叶片加工质量和改进现有螺旋加工方法,提出了一种新的针对组合曲面造型叶片的四轴螺旋加工方法。该方法在叶片曲面造型过程中,将叶片曲面分割为叶盆、叶背、前缘和后缘四个区域。根据组合曲面叶片造型,提出了组合曲面叶片螺旋加工刀位轨迹生成方法和切触点的计算公式。最后,基于UG软件平台,以二次开发方式编制了相应的数控编程模块,生成了连续光滑的叶片螺旋加工刀位轨迹。试验结果表明,该方法能够实现叶片的四坐标螺旋加工,并可有效提高叶片的加工质量。

叶片测量造型方法研究

对叶片类零件的测量造型方法进行了深入研究。重点解决了叶片测量造型中叶盆、叶背、缘头截面线的构造和拼接问题,并针对散乱数据点提出了一种采用三次贝齐尔曲线拟合椭圆弧构造缘头的新方法。结果表明,采用本文的方法可以消除叶片造型中缘头处的扭曲变形问题,提高了叶片测量造型的质量。

碳纤维增强复合材料铣削和钻孔技术研究进展

碳纤维增强复合材料(特别是碳纤维增强树脂基复合材料和碳/碳复合材料)具有比强度和比模量高、耐高温、抗腐蚀等特点,被广泛应用于航空航天等领域。由于碳纤维增强复合材料硬度高、脆性大、层间剪切强度低等特点,使其在加工中容易出现毛刺、分层、撕裂等加工缺陷,并且刀具磨损快、耐用度低。针对碳纤维增强树脂基复合材料和碳/碳复合材料的加工问题,从铣削和钻削两个方面讨论了加工参数、加工刀具、切削力预测以及超声振动钻孔和螺旋铣孔等方面的技术,总结了目前提高碳纤维增强复合材料加工质量的工艺方法。

一种叶片截面线光顺及等距面生成方法

采用等距面生成球头刀加工刀具轨迹是曲面加工中一种常用的方法。但是,在对叶身曲面进行等距偏置时,经常出现无法偏置的问题。针对该问题,分析了曲面偏置自相交原因,并根据叶片类零件叶身曲面的特点,提出了一种叶身截面线光顺及等距面生成方法。该方法首先采用Kjellander方法将原始截面线进行自动光顺,然后根据光顺后的原始截面线和数据采样法构造偏置截面线,最后通过截面线放样法构造叶身曲面等距面。实例表明,采用Kjellander方法可以实现叶片曲面的自动光顺和叶片曲面等距面的构造。

航空发动机叶片型面三坐标测量机测量技术

针对叶片型面检测中的路径规划问题,提出了流道线测量路径,确定了流道线测量路径规划原则和方法。针对误差评定问题提出了根据叶型面轮廓度误差评定叶片型面精度的方法,测量点与叶片理论模型整体一次精确匹配,建立了匹配目标函数,给出了匹配方法。讨论了航空发动机叶片叶型公差,对测量机测量叶片坐标系的建立方法以及叶型面轮廓度误差、扭转误差、位置度误差的计算方法进行了研究。通过实例证明了该方法的实用性和有效性。

GH4169高速车削参数对加工表面完整性影响研究

使用PVD-TiAlN涂层硬质合金刀片进行高温合金GH4169的高速车削正交试验,建立了表面完整性特征中表面粗糙度、表面残余应力、显微硬度的经验公式,分析了车削参数对表面完整性各特征量的影响规律,并观测了高速车削加工的表面形貌。结果表明:表面粗糙度随车削速度的增加而减小,随进给量和切削深度的增加而增大,进给量是影响表面粗糙度的最主要因素;随着进给量的增加,表面形貌变差;轴向残余应力表现为压应力,切向残余应力表现为拉应力,减小进给量,降低车削速度可减小车削加工的残余应力,轴向残余应力对进给量最敏感,切向残余应力对切削深度最敏感;显微硬度随车削速度的增大而增加,车削速度是影响显微硬度的主要因素。

基于ABAQUS的叶片精密数控加工夹具的优化设计

针对大型航空叶片铣削加工中精确定位难、切削力引起的弹性变形大等问题,基于ABAQUS软件,通过有限元分析方法对顶尖式叶片数控加工夹具的结构进行了优化设计。优化后的夹具在叶尖工艺台端采用夹具夹紧方式固定工艺台,在榫根端采用液压机构施加夹紧力,并增加了榫根定位块的高度。切削试验表明,经结构优化的夹具满足了数控铣削对夹具的刚性要求,保证了叶片的定位精度,并将加工误差控制在0.08mm以内。

薄壁叶片前后缘加工误差补偿技术研究

加工误差难于控制已成为影响薄壁叶片加工质量及效率的重要因素,而前后缘是叶片在加工过程中最易产生变形的部分。针对叶片前后缘在加工时易超差的问题,提出了加工误差补偿技术。首先分析叶片加工样件测量数据得出前后缘加工误差分布规律,再通过误差补偿方法对叶片设计模型进行修正,生成新的数控加工程序加工叶片,最终使叶片加工误差满足公差要求。对加工误差补偿原理,补偿截面轮廓线的生成及光顺拼接等进行了研究。

GH4169高温合金铣削力试验研究

针对高温合金材料GH4169的切削加工性差的特点,设计了铣削力测量试验,以研究切削用量、冷却措施等因素对高温合金数控铣削过程产生的铣削力的影响。通过铣削试验分析,得到了切削参数与铣削力的变化曲线,提供了合理的切削参数;利用线性回归方法建立了铣削力经验公式,并通过了试验验证;进行了干切削与乳化液冷却的铣削力对比试验。试验表明选择合理的切削参数和冷却措施能有效抑制铣削力的产生。

异型螺杆数控加工技术

异型螺杆在一些行业用途极其广泛,而且其加工方法与普通零件有所不同。本文中提出了一种加工螺杆螺旋槽数控编程新方法,即根据求出的螺旋面加工刀位点做螺旋运动来实现螺旋面的加工,该方法既可以加工直线槽螺杆,也可以加工曲线槽螺杆。文中对螺杆加工工艺和机床要求进行了介绍,对螺旋面加工刀位点计算、数控编程、走刀方式、走刀步长确定、走刀行距计算进行了研究。并通过实例验证所述方法实用有效。

斜摆头五坐标数控加工机床的后置处理算法研究

基于DMU80P五轴联动加工中心的结构特点,针对第五旋转轴的旋转中心线和三直线轴不重合的特殊回转轴机构,分析该结构类型机床的联动加工方式及角度坐标变换规律,依据机床采用的HEIDENHAIN系统设计了该机床的后置处理算法。加工实验表明,该后置处理方法能满足工程使用要求。

螺纹数控铣削加工技术研究

螺纹数控铣削是先进的螺纹加工方法,已成为降低螺纹加工成本、提高效率、解决螺纹加工难题的有效办法,正越来越广泛地被企业所接受。本文对螺纹数控铣削加工技术进行了研究,提出了螺纹铣削刀位轨迹以及走刀步长确定方法,并开发了螺纹铣削数控编程系统。

回转曲面螺旋槽数控加工技术研究

为了解决回转曲面螺旋槽的加工难题,本文提出了回转曲面螺旋槽数控编程的数学模型建立方法,对其数控加工编程进行了研究,并提出了数控加工走刀步长确定的计算方法。实际加工结果表明,该方法提高了回转曲面螺旋槽加工精度和效率。

开式整体叶盘四坐标插铣开槽粗加工刀位轨迹规划

提出在开式整体叶盘的粗加工阶段,采用插铣加工代替传统的五轴数控加工点铣和侧铣,实现高效加工。提出将自由曲面蜕变为直纹面,将复杂自由曲面粗加工问题转化为简单的直纹面粗加工问题。这种方法的加工效卑比传统加工方法提高约60％以上。

基于Box-Behnken方法的GH4169铣削力试验研究

为优化GH4169高温合金铣削参数,采用Box-Behnken响应曲面法设计实验,建立了GH4169的切削力二阶响应曲面法模型。利用方差分析法,对预测模型和模型系数进行了显著性验证,对切削参数影响铣削力的线性项、交互项的显著性进行了比较,并分析了各切削参数的影响规律。试验结果表明:采用Box-Behnken响应曲面法所建立的铣削力预测模型回归显著,置信度高;预测模型中的交互项对铣削力有显著的影响。

基于等高测量数据点的叶片型面建模关键技术

叶片类零件被广泛应用于航空航天领域,其测量建模是逆向制造的关键。根据叶片类零件的几何结构特征,采用等高法测量叶片型面,对其建模过程中的关键技术进行研究。研究了叶片型面测量建模过程中的测头半径补偿方法,测量坏点的剔除,利用单圆弧法构造缘头截面线以及利用NURBS曲线方法构造叶盆、叶背截面线,并实现叶盆(背)截面线与缘头的搭接和等距线的构造。最后通过实例测量生成实体模型,叶片型面质量和精度良好。结果表明,该方法简单实用、使用方便。

自由曲面CMM测量测头半径补偿方法

测量机测量曲线和曲面时获取的数据是测头中心坐标值,因此必须对测头半径进行补偿。在总结目前测头补偿方法的基础上,提出以达到测量目的为宗旨,将自由曲面测量分为检测模式和重构模式,根据测量模式采取不同方法对测头半径进行补偿。检测模式下通过比较测头半径与测点到被测曲面的距离大小来判断曲面是否合格,重构模式下通过求取测头球心面的等距面来获得被测曲面,从而实现测头半径补偿。对于点到曲面距离的算法、等距面计算进行了研究。

C/C复合材料钻削轴向力研究

钻削轴向力会引起C/C复合材料出现钻孔缺陷,是影响C/C复合材料钻孔质量的主要因素之一。针对该问题,采用试验研究方法,分析了硬质合金麻花钻钻削C/C复合材料时轴向力的变化过程和特点。分析了钻头直径、进给速度、钻削速度等钻削参数对轴向力的影响规律。建立了直径6mm钻头在主轴转速3000~6000r/min和进给速度30~120 mm/min范围内的轴向力预测模型,并将其拓展应用到同类型其他直径的钻头。试验结果表明：建立的钻削轴向力预测模型预测误差可以控制在20%以内。