本文摘要:
整體式葉輪以其優(yōu)良的性能被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、 船舶、 航空航天等工業(yè)領(lǐng)域,其工作環(huán)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(jī)械性能被是為設(shè)計與制造的重要環(huán)節(jié)。本文圍繞整體式葉輪的加工工藝設(shè)計與加工參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行了深入的研究,期望所優(yōu)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(shè)計了整體式葉輪的加工工藝。針對6061鋁合金整體式葉輪進(jìn)行了結(jié)構(gòu)及加工難點分析,選擇了加工毛坯材料,定位夾具,規(guī)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(shù)控加工動力學(xué)測試與Matlab仿真系統(tǒng),得到切削穩(wěn)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(shù)對顫振穩(wěn)定域的影響,選擇了合適的齒數(shù),最后通過不同固有頻率下的穩(wěn)定區(qū)域,選擇合理的主軸轉(zhuǎn)速,達(dá)到了優(yōu)化切削參數(shù)的目的,通過VERICUT仿真表明用此參數(shù)加工表面光整,可為銑削過程工藝參數(shù)的選擇提供理論依據(jù)。
(3)分析了刀具、定位及讓刀等因素所產(chǎn)生的誤差,提出了優(yōu)化方案;對整體式葉輪曲面加工誤差進(jìn)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(yīng)力研究分析得到切削參數(shù)范圍;設(shè)計了正交實驗,研究多個因素(主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)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(shù)中以工件最小變形為目標(biāo)得到了最優(yōu)的加工參數(shù)和各個因素對零件變形的影響大小關(guān)系。建立了銑削加工仿真模型, 驗證獲得的參數(shù)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(yuǎn)小于工件的固有頻率。
(4)利用UG進(jìn)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(chuàng)建五軸加工中心模型,配置仿真加工環(huán)境,對整體式葉輪加工全過程進(jìn)行仿真,基于仿真優(yōu)化加工可提前預(yù)測可能出現(xiàn)的碰撞現(xiàn)象,驗證了代碼的可行性,有助于實時優(yōu)化銑削加工工藝與數(shù)控程序,保證了機(jī)床使用的安全性,提高了工藝檢驗環(huán)節(jié)的工作效率和加工的精度。
本文針對渦輪發(fā)動機(jī)整體式葉輪五軸數(shù)控加工工藝進(jìn)行了研究,但由于自身相關(guān)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(jìn):
(1)對于整體式葉輪加工工藝規(guī)劃需要更深入細(xì)化的研究,由于葉輪加工工藝的復(fù)雜性, 影響加工質(zhì)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(nèi)環(huán)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(tài)模型,對切削力,夾緊力,熱變形等進(jìn)行有限元分析,以保證全面的預(yù)測和控制。
(3)在對零件的殘余應(yīng)力分析的正交實驗中,選取的部分參數(shù)的水平范圍較大,影響正交實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于缺少準(zhǔn)確的相關(guān)參數(shù),文章中未考慮溫度對零件加工變形及殘余應(yīng)力的影響。在之后銑削薄壁金屬進(jìn)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(zhǔn)確的結(jié)果。
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