基于SolidWorks和ABAQUS的涡轮叶片的铣削变形分析

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1、制造技术研究2016年4月第2期基于SolidWorks和ABAQUS的涡轮叶片的铣削变形分析吴飞李从军詹洁刘潇（武汉理工大学机电工程学院，武汉430070）摘要：针对涡轮叶片在铣削加工中的变形问题，基于SolidWorks和ABAQUS软件，建立了某涡轮叶片的三维模型，进行了铣削变形有限元仿真分析，获得了涡轮叶片变形的基本规律。针对涡轮叶片加工变形过大不能满足精度要求的问题，改进装夹方式，改进后的仿真结果表明方案可行。用三维扫描仪扫描零件并生成实际工件的模型，与理论模型对比。结果表明：有限元分析得出的变形

2、量及其变形位置和趋势与实际工况条件下加工出的零件变形分布区域及趋势相符，证明铣削力模型的正确性以及利用有限元方式分析叶片加工过程的可行性，为进一步研究叶片多轴加工变形控制提供了思路。关键词：涡轮叶片；铣削力；铣削变形；有限元分析；三维扫描MillingDeformationAnalysisofTurbineBladebasedonSolidWorksandABAQUSWuFeiLiCongjunZhanJieLiuXiao(SchoolofMechanicalandElectronicEngineering

3、,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070)Abstract：AfiniteelementanalysismodeloftheturbinebladewasbuiltbasedonSolidWorksandABAQUSsoftwareduetothedeformationinthemillingoftheturbineblade.Accordingtothefiniteelementsimulationanalysisofthemillingdeformation,th

4、ebasiclawoftheturbinebladedeformationwasobtained.Meanwhile,inallusiontothetoolargemillingdeformationofturbinebladewhichcannotsatisfytheaccuracyrequirement,theclampmethodswerechanged,andtheimprovedsimulationresultsshowthattheschemeisfeasible.Thepartwasscann

5、edbythethree-dimensionalscannertogeneratethemodeloftheactualworkpiece,whichwascomparedwiththetheoreticalmodel.Theresultsshowthatthemodelformulaofthemillingforceandmillingdeformationfiniteelementsimulationcanbeconsideredreliable,andthisalsoprovidesanideafor

6、furtherresearchonbladedeformationcontrolofmulti-axismachining.Keywords：turbineblade；millingforce；millingdeformation；finiteelementanalysis；three-dimensionalscanning1引言的关键问题。随着数控技术的高速发展，涡轮叶片的加工方法从早期的仿形法逐渐发展到利用多轴机涡轮叶片是涡轮的核心部件，其制造精度及质床进行加工，但由于叶片铣削过程中存在很多因素量密切关

7、系到涡轮的工作性能，进而关系到发动机会影响加工工件的质量和精度，对参与加工过程的的性能和安全。因此涡轮叶片加工的质量是制造中因素及各因素的影响分析必不可少。涡轮叶片属于作者简介：吴飞（1973-），博士，计算机应用技术专业；研究方向：数字制造技术。收稿日期：2016-01-1120制造技术研究航天制造技术薄壁件，因此在加工中很容易发生变形，这种尺寸装夹方式等还是以铣削力和夹紧力的方式体现，因上的形变对加工精度和加工质量也有直接的影响。此对铣削力和夹紧力的分析尤为重要。在分析铣削加工变形时，首先分析参与该铣削

8、2.1夹紧力过程的因素，找出直接影响且具有较大影响的因首先定位装夹叶片，而装夹不可避免的会产生素。通过分析可知，铣削力和夹紧力在加工过程中夹紧力。夹紧力的出现会改变工件的初始状态，对的影响较大。铣削力是随着铣削过程的进行、铣削加工过程产生影响，进而影响叶片的加工质量。如参数的变化、铣削中工件刚度的变化而变化的；而果夹紧力太小，则不足以起到约束工件的作用，导夹紧力则与装夹方式有关。致叶片由于夹不紧而产生运动，降低加