焊接叶盘根部区域适应性数控加工技术研究

摘要

整体叶盘是航空发动机关键部件，随着发动机性能要求的提高，新型的焊接叶盘被广泛采用。该类型叶盘具有结构重量轻、零件数量少、气动效率高等优点，可使发动机结构大为简化，但其前期的焊接偏差给叶盘焊接毛坯后续的精确数控加工带来了极大的困难。针对该数控加工困难的问题，本文研究了一种适应性数控加工技术，包括接触式在机测量、基于测量数据的适应性曲面建模和叶片根部区域加工刀轨再生成等研究内容，提出一种适合AC双转台五轴联动数控机床的接触式在机测量程序生成方法，实现基于测量数据与叶片根部区域理论模型相混合的曲面适应性建模以及基于曲面映射的加工刀轨生成和优化方法，解决按照传统数控加工工艺对叶盘焊接毛坯进行数控加工出现的“台阶”、过切以及无法自动生成叶片根部区域加工刀轨等问题。本文主要研究内容：
　　（1）研究了一种AC双转台五轴联动数控机床对焊接叶盘的接触式在机测量技术。主要包括测头的设定、测量点的采样、测量路径的规划以及在机测量程序生成等。通过生成的测量程序对叶片根部区域进行在机测量，并将获得的测量数据进行数据处理，最终可得到测头与实际叶片接触的实际接触点。
　　（2）研究了曲线曲面建模技术。对于实际测量曲线建模，本文采用了具有公差约束的三次曲线来拟合测量数据不仅可以使曲线尽量通过实际接触点，而且可以保证曲线的光顺性；对适应性曲面建模，本文选择焊台内部一条理论截面曲线和叶片已有型面上两条实际测量曲线，利用这三条曲线来构根部区域的适应性曲面。
　　（3）研究了基于参数曲面映射的加工刀轨再生成技术。首先根据叶片曲面的特点采用以截面线为基础的UV参数域来建立根部区域理论曲面与适应性曲面之间映射关系，其次通过刀位轨迹映射获得适应性曲面的加工刀轨，然后提出基于弧弦误差比较的刀轨步长调整方法和基于局部刀轴姿态二阶连续的刀轴矢量光顺算法，使得刀轨的最大误差和刀轴矢量变化符合要求。
　　最后利用焊接叶盘适应性数控加工系统成功完成了对焊接叶盘测量和加工的实验，验证了该系统生成的测量程序和加工代码的可靠性和相关算法的有效性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 课题来源和主要研究内容

第二章 适应性加工流程及数模处理

2.1 引言

2.2 适应性数控加工

2.3 叶片数模处理

2.4 本章小结

第三章 叶片在机测量方法及测量数据处理

3.1 叶片在机测量

3.2 测量数据处理

3.3 实际测量曲线拟合

3.4 叶型误差检查

3.5 适应性曲面建模

3.6 本章小结

第四章 加工刀轨再生成

4.1 原有刀轨获得

4.2 刀位轨迹映射

4.3 刀位轨迹优化

4.4 实验验证

4.5 本章小结

第五章 后置处理与数控加工仿真与实验

5.1 UG/Post Builder介绍

5.2 UG/Post Builder后处理文件创建过程

5.3 利用后处理文件生成NC程序

5.4 在VERICUT中加工仿真

5.5 在MU-6300V机床上加工实验

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 今后工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文