超长汽轮机叶片高速铣削加工策略研究

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1、苏州大学硕士学位论文超长汽轮机叶片高速铳削加工策略的研究姓名：姚志强申请学位级别：硕士专业:机械工程指导教师：芮延年2010-11-10超长汽轮机叶片高速铳削加工策略的研究摘要低刚度零件在航天、军工等行业中占有较大的比例，如涡轮叶片、飞机翼肋、飞机壁板等。用于发电机组的超长汽轮机叶片属于低刚度薄壁零件，在切削加工过程屮会受到切削力和夹紧力的影响，容易发生变形，无法保证零件的加工精度和表面质量。本课题对超长汽轮机叶片的铳削加工进行理论研究，重点研究减少低刚度叶片加工的变形问题。主要研究内容如下：第一章概述。介绍了叶片类零件的加工主

2、耍的工艺方法和改善低刚度薄壁类零件加工质量的国内外研究现状。第二章零件的加工工艺分析和切削力的计算。针对超长汽轮机叶片进行了加工工艺分析，确定了叶片型面的加工策略，建立了高速铳削加工切削力的模型并进行了切削力的计算。第三章有限元理论基础。介绍有限元分析法在工程中的应用情况以及ANSYS软件的功能模块。第四章汽轮机叶片仿真分析。利用ANSYS软件仿真分析叶片在铳削中的变形量，并利用回归分析法建立了变形量与切削用量间的关系模型。第五章切削用量与刀具路径的优化。利用遗传算法实现了切削用量的优选，同时比较编程软件提供的加工策略，优化走刀

3、方式。主耍创新点：⑴首先采用数控高速铳削方式加工叶片型面，采用小切深度，大进给的加工策略，在保证切削效率和加工质量的前提下，大大降低了切削力，减小了低刚度叶片的变形。（2）其次利用ANSYS11.0软件对叶片铳削过程屮变形进行有限元分析，分析计算叶片的变形量的大小和变形分布。（3）利用遗传算法对切削用量进行了优化，同时优先选择沿着叶片汽道方向的高速螺旋铳削方式。关键词：薄壁件高速铳削冇限元分析切削力作者：姚志强指导教师：芮延年Researchonkeytechnologiesofhighspeedmillingforsuperl

4、ongturbinebladeAbstractLow-rigiditycomponentssuchasjetengineimpellernintegrateswineandintergratewallplateaccuntforhighproportionintheaerospaceindustry.Superlongturbinebladeusedinelectronicgenerationisakindoflow-rigiditycomponent.ltwilldefbrmatedueingtocuttingforceand

5、clickfbrcc.Dcfbrmationoftheworkpiecewillcauseacommonprobleminfluencetheaccuracyandthesurfacequality.ThispaperdiscussesthemethodstocontrolthedeformationBasedontheanalysisofhighspeedmachiningprocessoftheturbineBlade.Thedetailsisasfollowing:Firstly,investgationonthecutt

6、ingmethodsofthehighspeedmillingarecarriedout.thepurposeistoinducethecuttingforcebutwithhighcuttingefficiency.Secondly,WeusedthefiniteelementmenthodtoanalysisthedeformationofturbinebladebythesoftwareofANSYS1l.Oandanalysisthedefonnationdatabetweenthecuttingparameters(c

7、uttingdepth>cuttingspeed>feedper-tooth)andanalysistherelationshipbetweenthedeformationandcuttingparameters.Finally,accordingtheresultoptimizecuttingparameters.Comparingthedeferentcuttingtoolpathmethods,highspeedspiral-cutisselectedKeywords:Thin-walledworkpiece,Highsp

8、eedmachining,Finiteelementmenthodtoanalysis,CuttingforceWrittenbyZhiqiangyaoSupervisedbyRuiyannian第一章绪论1.1课题来源及研究意义汽轮机叶片是大型电力设备——汽轮