離心葉輪五軸加工刀軌和工藝參數(shù)優(yōu)化方法和實(shí)驗(yàn)的研究

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1、ResearchonOptimizationMethodofToolPathsandProcessParametersandExperimentsforFive-AxisNCMillingCentrifugalImpellerCandidateZhanYourenSupervisorProf.HuZihuaCollegeSchoolofMechanicalEngineeringProgramMechanicalManufactureandAutomationSpecializationDigitalDesignandM

2、anufacturingDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune1th,2012湘潭大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了

3、解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湘潭大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要摘要航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為國家的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，其制造工藝水平直接體現(xiàn)了一個(gè)國家制造業(yè)在高精尖設(shè)備研發(fā)與制造方面的技術(shù)實(shí)力。而離心葉輪作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)中不可或缺的核心部件，其加工精度直接影響其空氣動(dòng)力

4、學(xué)性能和機(jī)械效率。目前，我國雖然在航空離心葉輪的五軸數(shù)控加工領(lǐng)域取得了長足進(jìn)步，但其整體加工工藝水平與國外相比仍有很大差距。究其原因主要是離心葉輪葉片幾何形狀復(fù)雜，屬于薄壁結(jié)構(gòu)件且整體剛性差，導(dǎo)致其在加工過程中易產(chǎn)生幾何編程誤差、加工變形誤差及工藝參數(shù)難以選擇等問題。如何建立合理的刀軌優(yōu)化算法和可靠的工藝參數(shù)優(yōu)化方法是實(shí)現(xiàn)離心葉輪高效高精加工的一項(xiàng)重要課題。因此，迫切需要深入研究離心葉輪五軸數(shù)控加工刀軌與工藝參數(shù)優(yōu)化方法以有效提高其加工精度和效率。為此，本文綜合運(yùn)用多軸數(shù)控加工原理、刀軌優(yōu)化理論，誤差補(bǔ)償原理、數(shù)值模擬

5、技術(shù)、數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)及切削實(shí)驗(yàn)等理論方法與技術(shù)手段，探索離心葉輪五軸數(shù)控加工中刀軌和工藝參數(shù)優(yōu)化方法，具體研究工作如下：1)通過分析現(xiàn)有刀位優(yōu)化算法的不足，結(jié)合離心葉輪幾何結(jié)構(gòu)特征和數(shù)控側(cè)銑原理，建立離心葉輪葉片數(shù)控側(cè)銑雙參數(shù)刀軌優(yōu)化算法以盡可能減少幾何編程誤差；利用UG、VC++等軟件與編程語言開發(fā)出刀軌優(yōu)化計(jì)算軟件及通用后置處理器；運(yùn)用數(shù)值模擬計(jì)算和VERICUT對(duì)不同刀位優(yōu)化算法進(jìn)行幾何編程誤差的實(shí)例分析與對(duì)比。2)通過設(shè)計(jì)正交銑削試驗(yàn)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用方差分析獲取離心葉輪加工過程中不同加工工藝參數(shù)對(duì)銑削力的影響

6、規(guī)律，并利用回歸方程建立錐形球頭銑刀的銑削力經(jīng)驗(yàn)預(yù)測模型，得到預(yù)測銑削力。3)運(yùn)用有限元軟件ANSYS分析離心葉輪葉片的加工變形誤差分布規(guī)律，運(yùn)用加工變形補(bǔ)償原理及刀位優(yōu)化理論建立基于加工變形誤差補(bǔ)償?shù)碾x心葉輪葉片錐形球頭銑刀數(shù)控側(cè)銑的刀位優(yōu)化算法。4)以離心葉輪葉片五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工的加工效率、加工成本為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，建立離心葉輪葉片數(shù)控加工工藝參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并采用遺傳算法對(duì)最佳工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解。5)利用VC++、ACCESS數(shù)據(jù)庫及實(shí)例推理（CBR）技術(shù)開發(fā)出離心葉輪葉片多軸銑削加工工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫，為工藝參數(shù)

7、優(yōu)化提供合理的選擇依據(jù)。綜上，本文的研究為實(shí)現(xiàn)離心葉輪葉片五軸數(shù)控高效高精加工提供了科學(xué)的解決方案，為提升我國離心葉輪的整體加工工藝水平奠定了理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：離心葉輪葉片；五軸側(cè)銑；刀位優(yōu)化算法；工藝參數(shù)優(yōu)化；工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫I湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractAbstractAsthestrategicindustryofacountry，thelevelofmanufacturingprocessforaero-enginereflectedthetechnicalstrengthindevelopingsoph

8、isticatedequipmentforacountry.Thecentrifugalimpellerasoneofkeypartsofaero-engine,itsmachiningaccuracyaffectsthepropertiesofaero-enginedirectly,suchasaerodynamicsandme