整体叶盘叶片铣削加工表面质量控制仿真研究.pdf

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1、机械设计与制造第4期176MachineryDesign&Manufacture2013年4月整体叶盘叶片铣削加工表面质量控制仿真研究王明海，孙越(沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室，辽宁沈阳110136)摘要：以整体叶盘叶片为研究对象，建立了叶片铣削加工三维有限元仿真模型，运用动态仿真分析方法，结合数控仿真加工无干涉刀具轨迹，分析研究了叶片表面残余应力分布情况及铣削参数对叶片加工表面质量的影响规律。分析结果表明：叶片表面应力分布均匀，只在两缘区域出现应力集中现象；叶片两缘区域表面残留高度值

2、大于中轴区域；相同切削条件下，提高主轴转速和减小每齿进给量均有利于改善叶片加工表面粗糙度。该结果对后续优化叶片加工参数的研究及叶片加工表面质量的提高具有重要指导意义。关键词：整体叶盘叶片；有限元仿真；加工参数；表面粗糙度中图分类号：TH16；TH161文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)04—0176—03SimulationResearchonMillingMachiningSurfaceQualityControlofMillingBliskBladeWANGMing—hai，SUNYu

3、e(ShenyangAerospaceUniversity，KeyLaboratoryofFundamentalScienceforNationalDefenseofAeronauticalDigitalManufacturingProcess，LiaoningShenyang110136，China)Abstract：takingbliskbladefortheresearchobject，athree-dimensionalfiniteelementsimulationmodelforblademilli

4、ngisestablished，Combinedwiththenumedcalcontrolsimulationmanufacturinginte咖fence-freetoolpath，analyzedthedistributionofstressandtheinfluentiallawsofmillingparametersforbladesurfacequali~byusingthedynamicana!ysismethod．Theresultshowsthatthestressiswell-distri

5、butedinthesurface，andthestressconcentrationonlyOCCU~intheleadingandtrailinge@eofthebliskblade．Thesurfaceroughnessvalueofthetwoedgesishigherthanthemedialaxisregion．Increasingthespindlespeedanddecreasingedpertootharefavorabletoimprovethesurfaceroughnessundert

6、hesamecuttingconditio~Theresultofstudyhastheimportantguiding5忉canceforfurtherresearchontheoptimizationofcuttingparametersandimproyementofmachiningqualityofblade．KeyWords：BliskBlade；FiniteElementSimulation；CuttingParameters；SurfaceRoughness1引言针对某种金属材料的几何结构件，

7、分析加工参数等因素对其加T表面粗糙度的影响规律，结果精确但成本较高。为了降低成本，整体叶盘是高推重比航空发动机的核心零部件ll。如图1所有学者运用数学建模的方法对零件的已加工表面粗糙度进行仿示，叶片的弯曲扭转程度较大、其外廓尺寸相对截面尺寸大、属于真计算，以优化切削用量并降低生产成本，但没有考虑零件本典型的薄壁结构，故相对刚度较低，加工过程中受切削力作用易身的结构特点。以整体叶盘叶片三维模型为研究对象，结合叶片发生变形，并导致叶片的加工表面质量下降。实际铣削加工无涉刀具轨迹，仿真分析加工参数对叶片加工表面粗糙

8、度的影响规律，为优化切削加工参数、提高叶片加T表面质量提供可靠依据。2表面质量及表面粗糙度整体叶盘的工作特性和环境特点对其平衡精确度和疲劳强度提出了严格要求，故叶片须具有较高的表面质量。叶片的加工表面质量主要包含两方面内容：图1整体叶盘叶片模型Fig．1BliskB1MeModel(1)加工表面几何形貌。主要指表面粗糙度、波纹度、纹理方目前针对零件表面质量的研究，有外学者借助于实验方法向及表面缺陷等