本文摘要:
整體式葉輪以其優良的性能被廣泛應用于機械、汽車、 船舶、 航空航天等工業領域,其工作環境與使用工況對其自身性能有著較高要求,因此整體式葉輪的機械性能被是為設計與制造的重要環節。本文圍繞整體式葉輪的加工工藝設計與加工參數優化進行了深入的研究,期望所優化的整體式葉輪對于其他新型號薄壁葉片鋁合金離心葉輪的銑削加工工藝提供一定的參考。
(1)設計了整體式葉輪的加工工藝。針對6061鋁合金整體式葉輪進行了結構及加工難點分析,選擇了加工毛坯材料,定位夾具,規劃了粗、精加工整體式葉輪葉片、流道銑削工藝方案。
(2)通過數控加工動力學測試與Matlab仿真系統,得到切削穩定域葉瓣線圖,通過錘擊實驗測得刀具-工件的固有頻率,通過比較不同齒數對顫振穩定域的影響,選擇了合適的齒數,最后通過不同固有頻率下的穩定區域,選擇合理的主軸轉速,達到了優化切削參數的目的,通過VERICUT仿真表明用此參數加工表面光整,可為銑削過程工藝參數的選擇提供理論依據。
(3)分析了刀具、定位及讓刀等因素所產生的誤差,提出了優化方案;對整體式葉輪曲面加工誤差進行分析,得到修正后的刀軌型值點,減小了加工干涉造成誤差,對加工應力研究分析得到切削參數范圍;設計了正交實驗,研究多個因素(主軸轉速、進給量、切削深度)對6061鋁合金 工件加工變形的影響,在已有的參數中以工件最小變形為目標得到了最優的加工參數和各個因素對零件變形的影響大小關系。建立了銑削加工仿真模型, 驗證獲得的參數的正確性和可靠性。仿真得到零件的固有頻率,計算銑刀對工件的激勵頻率遠小于工件的固有頻率。
(4)利用UG進行了整體式葉輪刀具軌跡的仿真,生成刀位源文件,并生成NC代碼;利用VERICUT創建五軸加工中心模型,配置仿真加工環境,對整體式葉輪加工全過程進行仿真,基于仿真優化加工可提前預測可能出現的碰撞現象,驗證了代碼的可行性,有助于實時優化銑削加工工藝與數控程序,保證了機床使用的安全性,提高了工藝檢驗環節的工作效率和加工的精度。
本文針對渦輪發動機整體式葉輪五軸數控加工工藝進行了研究,但由于自身相關知識的不足以及時間精力有限,論文的研究中還有以下需要改進:
(1)對于整體式葉輪加工工藝規劃需要更深入細化的研究,由于葉輪加工工藝的復雜性, 影響加工質量和效率的因素很多,如選擇毛坯的平面粗糙度以及加工廠房的室內環境等。
(2)本文對加工變形的研究尚且不足,可以通過建立葉輪加工動態模型,對切削力,夾緊力,熱變形等進行有限元分析,以保證全面的預測和控制。
(3)在對零件的殘余應力分析的正交實驗中,選取的部分參數的水平范圍較大,影響正交實驗結果的準確性。由于缺少準確的相關參數,文章中未考慮溫度對零件加工變形及殘余應力的影響。在之后銑削薄壁金屬進行正交試驗分析時,可以縮小各個因素的各個水平的范圍,獲得更加準確的結果。
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