整体叶盘叶片内外弧型面砂带磨削技术研究

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1、整体叶盘叶片内外弧型面砂带磨削技术研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：魏和平指导教师：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一四年五月ResearchonAbrasiveBeltGrindingofBliskBladeInnerandOuterProfileAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByWeiHepingSupervisedbyProf.HuangYunSpe

2、cialty:MechanicalManufactureandAutomatizationCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2014重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要整体叶盘是一种主要用于提高航空发动机推重比的新结构部件，己在新一代高性能航空发动机上获得推广应用。而叶片又是叶盘中的关键部件，其结构复杂，精度要求高，其加工质量的好坏直接影响到整个设备的工作性能。叶片在高温、高压和高速状态下运转，因其材料具有较高的机械性能，高的化学稳定性，较高的硬度以及较低的热膨胀系数使其加工性能较

3、差。整体叶盘叶片型面为复杂曲面，叶片之间流道狭小、叶片较薄、容易变形，采用空气动力学理论进行设计，对型面的精度和表面粗糙度要求较高，发动机整体性能和使用寿命受整体叶盘加工质量影响较大。整体叶盘一般采用数控铣削或电解加工进行叶片成型，然后再进行表面精加工的工艺流程。整体叶盘精加工的主要目的在于去除前道工序的残留刀痕从而改善叶片型面质量。国内目前仍然主要采用人工抛磨的方式进行整体叶盘的精加工，人工抛光效率低，而且不能有效保证叶片型面尺寸精度与表面质量。为此，本课题通过相关的理论分析，提出整体叶盘内外弧型面砂带磨削抛光方法，以实现对整体叶盘等叶盘类关键零部件叶片型面的精加工。论文的主要研究

4、工作如下：①针对整体叶盘材料的特性，开展可磨性和砂带磨削可行性分析。②根据整体叶盘叶片结构特点和加工技术要求，分析了整体叶盘叶片型面磨削的难点。介绍自由曲面六轴联动数控砂带磨削原理，并根据单颗磨粒切刃切除材料理论模型分析了法向接触力对磨削加工的作用机理。分析了砂带磨削路径、砂带类型、接触轮样式以及磨削参数，为后续工艺试验提供依据。③开展整体叶盘叶片型面磨削加工分析，确定了整体叶盘叶片型面砂带磨削加工所需的七个基本自由度，提出了实现整体叶盘叶片型面砂带磨削功能要求的机床机构方案。提出砂带磨削接触压力控制方案，建立压力控制模型，利用Matlab平台编写M函数文件，对系统的基本特性进行仿真

5、分析，并设计了机床磨头结构。④开展整体叶盘叶片型面数控砂带磨削试验，针对表面质量的两个重要指标，表面粗糙度和表面形貌进行研究。建立了表面粗糙度影响参数灵敏度模型，分析了砂带粒度、砂带线速度、磨削压力、进给速度对表面粗糙度的影响，得到了表面粗糙度工艺参数优选区间。关键字：整体叶盘，叶片型面，砂带磨削，表面质量I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTThebliskisanewtypeofcomponentsforhighperformanceaero-enginesmainlyusedtoimprovethethrust-weightratio,andhasbeenwidelyu

6、sedinthenewgenerationaero-engines.Bladeswhichhavecomplicatedstructureandhighprecisionarekeycomponentsofaero-engines,turbinesandotherequipments.Thequalityofprocessingforbladescandirectlyaffecttheperformanceofentireequipments.Thematerialofbladeswhichareusedinhightemperature,highpressureandhigh-sp

7、eedsituationshavehighmechanicalproperty,highchemicalstability,highhardnessandlowcoefficientofthermalexpansionthatmakesitsprocessingcharacteristicspoor.Bliskhasthecharacteristicofcomplexbladesurface,narrowchannelbetweenblades,easyt