面向全型面精加工的整体叶盘铣磨组合加工技术研究

整体叶盘由多个叶片呈圆周阵列布置在轮毂上,由于叶身型面为弱刚性零件,精加工时刀具磨损、颤振及让刀变形较为严重,影响了加工质量的进一步提高。提出一种面向全型面精加工的整体叶盘铣磨组合加工工艺,叶片型面采用磨削加工工艺,叶根、流道区域采用铣削加工工艺,通过控制磨削与铣削刀轨重叠区域的接刀误差实现叶盘全型面加工。试验结果表明,铣磨组合加工工艺表现出较好的加工质量,接刀误差控制在0.01 mm以内,轮廓误差小于0.04 mm,并通过加工试验验证了多主轴阵列加工的可行性,在保证加工质量的同时可大幅度提升加工效率。

视频编码失真估计综述

编码失真是评价视频算法性能的主要因素之一,如率失真优化、码率控制和最佳量化等算法设计中,在不进行复杂预编码的情况下精确估计编码失真,是达到良好率失真性能的必要途径。虽然部分编码失真估计方法已经被采用并作为编码算法的基础,然而,与对码率估计的关注度不同,失真估计并未引起人们的足够关注。系统地回顾总结了视频编码失真估计方法,实验并给出了一些比较结果。将失真估计方法分为四类:1)基于DCT系数分布的建模;2)ρ域;3)λ域和4)基于失真传播的建模。概述了这些方法的基本原理,并且根据实验结果对模型的精度进行了简要对比分析。

基于高参数均匀性的叶片曲面光顺造型方法

为进一步优化叶片的曲面模型质量,提出一种基于高参数均匀性的叶片曲面光顺建模方法。首先根据叶片的曲率特征,将单层数据点分成叶盆、叶背、前缘和后缘4个部分,通过叶片前缘和后缘的曲线拟合,获得拟合圆圆心,并以此生成叶片中弧线的诱导曲线。进而通过改进的牛顿迭代法获得一系列叶片截面轮廓线内切圆圆心,从而获得中弧线,对中弧线进行光顺处理以及弧长参数化,并利用中弧线-厚度分布的方式,结合过渡曲线生成光顺的截面轮廓线,保证过渡处曲率连续。最后,通过放样及融合优化算法快速自动地生成光顺的叶片曲面模型。利用该方法对某型号发动机叶片数据点进行曲面造型与加工验证,结果表明,优化后的曲面模型具有良好的光顺性,避免了由于模型不光顺导致的刀轨波动问题。

面向基准约束与余量约束的配准算法

为了保证待加工型面加工余量的均匀性及其相对于基准之间的位置关系,提出一种同时基于基准约束与余量约束的配准算法。所提算法在配准模型中增加基准约束与余量约束,建立在基准约束与余量约束下的配准模型,引入局部坐标系进行配准计算,并将计算结果反算至全局坐标系中。通过引入局部坐标系进行配准计算的算法,降低了测量点变换过程中测量点的运动自由度,从而降低了计算过程中变量的维度,提高了计算效率,保证了计算结果满足基准面约束与余量约束。所提算法在典型的飞机零件“襟翼滑轨”的简化模型上进行了应用验证,相关结果表明:在平面基准约束与余量约束下的配准算法,计算时间为仅在余量约束下配准算法计算时间的33.6%,配准后基准面上测量点的最大偏差小于0.04 mm,待加工面上余量的波动小于0.03 mm,适用于该类零件的自适应精加工过程。

航空发动机铸造叶片工艺基准快速制备技术研究

高效数控加工是航空发动机叶片生产的发展趋势。针对目前铸造叶片数控加工中因基准不确定、难以实现高效加工的问题,提出了一种工艺基准快速制备技术。首先,通过在机测量或专用量具快速获取叶片型面数据。其次,设计含惩罚项的适应度函数,并采用改进的粒子群算法配准叶片型面数据及叶片理论模型。然后,以叶片叶身型面为基准在叶片榫头或辅助夹具上制备出工艺基准,保证后续数控加工中叶片装夹的准确性、快速性及可靠性。最后,经过实例验证,该技术可快速、高精度地实现铸造叶片基准的制备,满足了铸造叶片的高效生产需求。

面向单元切削过程的切削参数优化模型

针对目前采用加权方法构造切削参数优化模型时权重的不确定性问题和同一工件不同工序和走刀的切削参数耦合问题,基于统计学原理提出一种面向单元切削过程的切削参数优化模型以实现多切削参数组优化问题的解耦。提出并利用体积价值系数、面积价值系数、体积切除率和面积切除率建立以单位时间利润率或单位时间利润为目标函数的优化模型,以解决加工质量、加工难度、加工效率、加工成本和加工利润之间的权重确定难题,开发基于单元切削过程的切削参数优化软件,以300M钢为对象进行切削参数优化:在生产任务饱满时,采用优化的切削参数比采用经验切削参数可以提高单位时间利润率1.55倍,在生产任务不饱满时,采用优化的切削参数比采用经验切削参数可以提高利润40%。计算结果表明,所提出的切削参数优化模型显著降低了切削参数优化问题的难度,具有良好的可用性。

低频扭转振动攻丝基本工艺参数组研究

描述振动攻丝运动形式的参数组很多 ,不同参数组中影响攻丝扭矩和攻丝效率的参数个数不同 ,选择对攻丝扭矩和攻丝效率影响因素少的参数组可以大大减少振动攻丝工艺参数选择和优化的难度。在给定条件下 ,通过试验得到 ,当以纯切削角、角振幅和振动频率三元素组成工艺参数组时 ,可以使影响攻丝扭矩的参数由原来的 3个下降到 2个 ,因此认为该工艺参数组及与其等价的参数组都可以作为低频扭转振动攻丝的基本工艺参数组。

中点误差控制宽行加工算法

现有的几种利用圆环形切削刃刀具实现五轴宽行加工刀轨生成算法在计算曲率突变曲面时存在刀心波动问题,不利于提高加工效率和保证加工质量。通过分析现有宽行加工算法刀位调整过程,认为产生刀心波动的两个理论因素:行宽致波动量和刀轴致波动量,其中行宽致波动量是由于相邻两刀位行宽大小不一致导致的刀心波动量,刀轴致波动量是由于曲面曲率变化导致刀具的旋转自由度变动产生的刀心波动量。虽然存在两者异号相抵的情况,但也存在同号时增大刀心波动的情况。鉴于问题复杂性,从理论上消除行宽致波动量产生的刀心波动出发,提出中点误差控制刀位优化算法,该算法中的刀心波动仅由刀轴致波动量产生。算法以有效特征线段中点定位刀具,以最大加工行宽为目标,对刀具姿态进行优化。编制了计算程序并对某种螺旋桨试件进行试切试验。通过与Sturz算法和多点法(Multi-point method,MPM)结果比较,验证该算法在减小刀心波动、改善刀轨光顺性和提高加工效率方面的有效性。

优化型切削参数数据库的数据结构

根据切削参数是在一定工艺条件下得到的一种优化问题的可行解或最优解,提出了直接记录该优化问题的约束条件和目标函数的切削参数数据新结构。其重要特征在于将得到切削参数时的客观评价指标和得到参数后的主观评价指标,作为切削参数数据记录的重要组成部分,以确保切削参数、切削条件和目标函数一起被保存起来,为切削参数数据的不断优化或切削参数数据库的自进化提供一种机制。

非定常速比活齿传动研究

提出了一种非定常速比活齿传动的原理。利用该原理可以方便地构造各种用以实现从匀速直线运动或旋转运动到非匀速直线运动或旋转运动的传动装置。该原理的提出是对已有的活齿传动理论的丰富和对其应用范围的拓展。

平面活齿传动及其分类方法研究

在最近的几十年中，人们提出了包括“活齿传动”在内的很多新型传动形式。本文从机构学出发寻找这些传动形式的共同特征并对它们进行了分类，从而为发现性能更加优良的传动形式提供了一种方法。

具有误差修正功能的叶片变预压量抛光技术

针对目前部分叶片铣削后具有较大轮廓度误差以及微小进排气边,采用力控抛光方法难以达到预定要求的状况,提出了一种利用柔性金刚石抛光轮的变预压量误差修正抛光方法。首先,利用在机快速测量装置测量获取叶片待加工余量情况,然后通过分析测量数据确定叶片抛光轨迹和抛光预压量,从而达到对抛光去除量大小的控制,实现叶片型面自适应抛光的结果。最后,利用常规3轴机床对某型号叶片进行了包含叶根过渡圆弧的全型面抛光试验,试验结果表明,用该方法抛光后,叶片型面轮廓度由抛光前的0.02~0.12mm改变为–0.04~–0.005mm,余量稳定控制到了公差带内。与传统的方法相比,采用高精度超硬磨料复杂母线弹性抛光轮可以实现叶片非均匀去量,有效地改善了叶片型面轮廓度。该技术可以广泛用于中小叶片的低成本高精度抛光加工。

工序尺寸设计方法研究

提出1种较为完整的工序尺寸设计的尺寸图表结构；建立2个基本方程组，导出可行域的基本结构及其多个子集合；证明现有可行域只是基本可行域的一个很小的子集合；给出目标函数的一般构造及1种最简形式；采用自行编制的工序尺寸设计软件成功地验证了所提出方法的正确性，该方法可用于实现工序尺寸设计的自动化与最优化。

整体叶盘超硬磨料砂轮数控磨削加工技术

针对航空发动机整体叶盘进排气边曲率半径小、材料加工难度大、工具磨损快、编程难度大、加工周期长和容易产生加工变形等问题,对多种整体叶盘的磨削加工技术进行了系统的研究,总结了一系列整体叶盘的CBN砂轮数控磨削加工技术,开发了专用的整体叶盘编程模块。利用鼓形砂轮插磨方法和宽行周磨方法实现了整体叶盘叶片的全型面高精度磨削,加工面轮廓精度提高到15-20μm,最小进排气边圆弧半径达到28.7μm。利用几何自适应磨削加工方法实现整体叶盘进排气边的局部磨削加工,接刀痕迹低于10μm。提出了整体叶盘的三轴圆柱坐标磨削方法和圆周阵列磨削方法,可望将叶片长度不大于60mm整体叶盘的加工时间从数十乃至数百小时缩短到3h以内。

航空发动机叶片矩形阵列磨削加工技术

航空发动机高压压气机叶片弯扭严重、进排气边小、材料加工难度大、精度要求高,采用常规锻造、辊轧、铣削、电解加工方法极难在高效率、低成本的前提下保证其几何精度和表面质量。而常规多轴联动磨削效率过低,且面临复杂的加工残余应力变形问题。因此,利用反向分段残余应力加工控制方法与研制的矩形阵列磨削机床相结合成功实现了多个型号叶片的多主轴同步磨削加工。其中,利用分段方法实现了工件的局部刚性化,等效减小了本段材料的加工变形,利用反向加工顺序消除了本段微小残余应力变形对其他各段的位置移动和误差放大,解决了柔性体局部材料加工过程定位基准的变位问题,使加工残余应力变形的影响减少至接近于零。所加工出的叶片线轮廓度和面轮廓度分别达到30μm和40μm以内,采用4主轴机床后磨削效率较此前单主轴机床的提高近4倍,该方法可以大幅度降低叶片加工成本,并为采用更多主轴机床矩形阵列加工奠定了基础。

振动攻丝最大扭矩的计算模型

振动攻丝工艺参数的选择对于振动攻丝的工艺效果的好坏具有重要影响。目前一般通过大量单因素实验来获取合理的工艺参数。这种方法周期长、成本高 ,严重限制了该技术的应用。因此研究振动攻丝工艺参数的简易确定技术极为必要。作者提出了一种新的描述回弹量和重复切削次数的关系式 ,并在此基础上利用重复切削理论建立了振动攻丝最大扭矩的一般计算模型。通过数值仿真验证了该模型与试验结果的一致性。

动态工艺尺寸设计方法研究

工件的工艺尺寸在工艺过程中经常会超出许可的范围，但当这些超差工件仍有足够的加工余量时，通过修改其后续工艺路线（称为动态工艺路线）及工艺尺寸（称为动态工艺尺寸）仍有可能将其加工成成品．本文提出了一种在后续工艺路线确定后如何确定后续工艺尺寸的数学模型，并利用该模型成功地编制出了动态工艺尺寸设计的软件，且用很多事例验证了该模型的正确性．

从企业单位时间资金利润率指标看机床工业的发展趋势

对机床行业的发展趋势做准确预测是一件艰难的事情,因为有太多原因会影响机床工业的发展动向,但在商品社会中,个人和企业一般以追求经济利益最大化为基本原则。机床是用来加工零件的,利用某种机床加工某种零件所能获得的最高效益基本反映了机床的能力和优势。提出一种基于单位时间资金利润率为指标的机床评价方法,并依此对机床工业几个可能的发展方向进行初步预测,希望为新型机床的研究开发和机床性能的提升途径提供一种有效的分析思路。

斜楔式扭转振动器原理研究

为了解决扭转振动攻丝系统体积大、成本高、使用寿命短等关键问题 ,使攻丝力矩明显减小的振动攻丝技术能够得到广泛应用 ,提出了一种结构紧凑、压力角小、具有对称结构、制造工艺简单的斜楔式扭转振动器的传动原理 ,导出了该振动器的输出运动方程所要满足的必要条件 ,并给出了输入输出构件凸轮廓线的一般方程 .最后通过一个例子证实了方程的正确性 .这种扭转振动器可以广泛地应用于振动攻丝。

工序尺寸参数设计的数学模型

由于工艺过程设计所涉及到的所有尺寸参数几乎都是耦合着的，因此采用人工的、凭借经验的方法进行工序尺寸参数设计常常效率甚低．为了提高设计效率及经济效果，建立了一种工序尺寸参数设计的基本数学模型，并给出了两个基本可行域的结构．该模型的建立不仅可用于实现工序尺寸参数设计的最优化和自动化，而且可用于证明已有方法的正确性及发现更好的设计方法．