基于砂带磨削工艺的航空发动机叶片数控加工自动编程方法研究

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1、基于砂带磨削工艺的航空发动机叶片数控加工自动编程方法研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：杨宇航指导教师：黄云教授专业：机械制造及其自动化学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一五年五月AutomaticProgrammingResearchofAero-engineBlade’sNCMachiningBasingonAbrasiveBeltGrindingProcessAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementf

2、ortheMaster’sDegreeofEngineeringByYangYuhangSupervisedbyProf.HuangYunSpecialty:MechanicalManufactureandAutomationCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要目前我国正大力推进先进航空发动机制造领域的发展，发动机叶片制造作为该领域极重要的组成，其磨削加工工艺方法已经逐步摒弃了加工效率低下、表面质量不

3、一的手工抛磨，快速向多轴数控加工模式发展。航空发动机叶片属于典型的自由曲面难加工工件，其制造材料也以难加工的高温合金、钛合金等为主，传统的加工方法存在加工效率和精度低、材料易烧伤、易出现欠切或过切的情况，而运用本文所述七轴联动数控砂带磨削的加工工艺与设备可以有效解决上述问题。除此之外，合理的数控程序也是也是保证加工质量的重要因素。由于航空发动机叶片的加工方法在国际上属于保密范畴，自行开发出适合专用磨床的自动编程系统就显得尤为必要，而具体的编程方法又要受到机床结构、加工工艺特点及叶片模型情况等因素的影响。本文针对加工对象特点，

4、结合工艺及加工装置进行探究后，基于UG/OpenAPI和C++编制出一套适用性较好、精度较高的砂带磨削自动编程系统，所做工作主要如下：①对航空发动机叶片的造型进行探讨，分析其加工难点，并以高温镍基合金为例，研究叶片材料砂带磨削加工的工艺特点、合理磨削参数和磨削烧伤情况，为数控加工及合理编程参数选取打下基础，并基于此，提出七轴联动数控砂带磨削方法与装置。②针对航空发动机叶片CAD模型，阐述磨削刀路轨迹规划、刀路参数的计算方法，运用D-H法实现点位参数到数控程序的转换。运用有限元方法和数值拟合，实现弹性变形量预测与补偿，并通过浮

5、动磨削结构进行法向轴压力的控制，解决磨削余量不均的问题。③针对一些叶片参数线或截面线分布无法作为规划刀路的情况，探讨不依赖线离散的基于限定残留高度和走刀误差的刀触点搜索方法。进行合理步长与行距的判别与优化研究，提出叶片数控编程中接触轮轮轴矢量突变的处理方法。④利用C++及UGOpen/API进行自动编程系统的二次开发，利用UIStyler、MenuScript进行菜单及对话框设计，通过API函数及编写的用户函数实现模型导入、坐标系调整、加工区域获取、多方法的刀触点生成、加工余量提取以及后处理等一连串功能，以期达到根据叶片模型

6、及加工参数自动生成合理NC程序的目的，并将所开发的自动编程系统进行实例应用。关键词：航发叶片，砂带磨削，磨削工艺，自动编程，UG二次开发I英文摘要ABSTRACTAtpresent,ourcountryisvigorouslypromotingthedevelopmentofadvancedaeroenginemanufactureandaeroblademanufactureactsasaveryimportantpartinthatfield.Thegrindingprocessofaerobladehasgradual

7、lyabandonedthemanualprocessing,whichisinalowefficiencyandvaryquality,andrapidlydevelopedtothemultiaxisCNCmachiningmode.Theaero-enginebladeisakindoftypicaldifficulttomachiningfreesurfaceworkpieceanditsmaterialmainlyuseshigh-temperatureortitaniumalloy.Thetraditionalp

8、rocessingmethodhasalowprocessingefficiencyandaccuracy,easytoburn,undercutorovercut,byusingthe7axisCNCabrasivebeltgrindingprocessandequipmentmenti