航发整体叶盘叶片型面智能磨抛机床设计及优化

摘要

整体叶盘是运用于高端航空发动机的新型零部件，由于其相比于传统的发动机轮盘来说减少了多个连接部件，使得发动机整体质量减轻，结构件装配误差降低，因此采用整体叶盘结构的航空发动机各方面的性能都得到了提升。但由于其结构相对来说比较复杂加上制造要求较高等特点，使得必须具备一定制造水平才可以完成对其的加工。美、英等发达国家对整体叶盘的精密加工技术研究上比较领先，由于航发式整体叶盘的精密加工相关的工艺装备背后蕴含的军用价值和商业竞争需要许多核心技术不对外公开。国内的相关研究较为滞后，近年来国内高校院所对叶盘精密加工技术取得了一定的进展，但大部分研究都停留在样机试制的阶段，离投入工程化使用还有较长的路要走。
　　目前国内对整体叶盘的还处于研究阶段，经过多年的研究对叶盘粗加工技术基本掌握，但对于其精密抛光方面还有很多尚需解决的难题。国内发动机在推重比以及可靠性方面与国外差距较大，主要原因之一在于我国整体叶盘的精密抛光技术不佳，多采用人工加工，使得整体叶盘一致性较差，加工效率低。为此本文根据航空发动机整体叶盘的结构特点并分析其材料的磨削特性，开展磨削工艺试验，并最终设计出适用于整体叶盘全型面自动化抛光的设备，为改善航空发动机性能奠定基础。本文的主要研究工作如下:
　　(1)分析了整体叶盘的结构特性，研究了以钛合金为代表叶盘组成材料的磨削特性，并进行相关的工艺实验研究，确定叶盘的最佳磨削参数。
　　(2)研究了整体叶盘叶片型面的结构特点，对比多种磨抛方案，最后确定机床的结构形式以及最佳的磨抛方案，为开展磨抛装备结构设计奠定了相关的理论基础。
　　(3)分析了多种机床方案，提出了最佳的机床结构设计方案，并运用对机床整机进行详细的结构设计。通过对机床的关键部件进行动静态分析，找出机床的薄弱环节。结合相应的优化原理以高刚度、轻质量、低固有频率为目标对机床的关键部件进行结构优化，为最终开发出高稳定性与可靠性的机床，以提高整体叶盘叶片型面的加工精度提供技术理论依据和技术支撑。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 问题的提出

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究内容

第二章 航发整体叶盘叶片型面磨抛工艺方案及成形运动分析

2.1叶片型面磨抛工艺方案的确定

2.2 整体叶盘叶片型面磨抛运动分析

2.3 本章小结

第三章 机床总体方案设计

3.1 机床布局形式的确定

3.2 运动过程分析

3.3 各部分布局方案的确定

3.4 主要技术参数的确定

3.5 总体方案组成

3.6 本章小结

第四章 主要部件结构设计

4.1 整体叶盘叶身型面磨头结构设计

4.2 床身结构设计

4.3立柱结构设计

4.4 整体叶盘支撑回转结构设计

4.5本章总结

第五章 机床关键部件的分析及优化

5.1机床整体结构的静动态分析

5.2 关键部件的结构优化

5.3 磨头结构的轻量化设计

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2 前景展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果