叶轮数控加工论文提纲

论文题目：离心叶轮叶片的数控加工及有限元分析

摘要：离心叶轮是飞机发动机关键部件之一,对其高精密数控加工技术的研究,是提高企业核心技术竞争力的重要手段。由于离心叶轮是在坯料上对轮毂和叶片进行整体加工,为了保证气流在叶片中的均匀径向分布,数控加工的难度较大,加之叶片属薄壁结构特点,在加工过程中薄壁结构又很容易产生几何误差变形、加工参数难确定等问题。为此,急需解决离心叶轮叶片铣削变形误差、加工变形误差补偿优化、选择可靠的加工参数才能达到离心叶轮加工的要求。本文首先探讨了铣削加工基本机理及五轴数控铣削原理,阐述了试验目的与试验设计,并建立了铣削力预测模型,然后对离心叶轮叶片加工变形误差补偿优化进行了详细分析,综合运用多轴数控加工原理、刀具轨迹优化理论,误差补偿原理、数值模拟技术、数据库开发技术及切削实验等理论方法与技术手段,探索了离心叶轮五轴数控加工刀具轨迹和工艺参数优化方法。进一步探讨了离心叶轮叶片加工工艺参数多目标优化,基于Ug/Open、VERICUT、ANSYS、MATLAB等软件平台,结合实际问题对加工过程中铣削力进行准确计算并建立预测模型,在此基础上研究了刀具与工件变形对加工精度和加工质量的综合影响以及加工工艺参数对加工效率和表面质量的影响,深入研究叶轮叶片铣削加工中存在的问题。

关键词：离心叶轮叶片;数控加工;有限元;MATLAB

学科专业：工程硕士（专业学位）

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4 有限元概述

1.5 研究内容

第二章 铣削力预测模型

2.1 铣削加工基本机理

2.1.1 金属切削特点

2.1.2 铣削力建模

2.1.3 加工质量分析

2.2 五轴数控铣削原理

2.2.1 五轴数控铣削特点

2.2.2 五轴数控铣削后置处理

2.3 理论基础

2.3.1 两种经典铣削力模型

2.3.2 铣削加工主要参数

2.3.3 正交试验方法

2.4 试验目的与试验设计

2.4.1 试验目的

2.4.2 试验设计

2.5 正交试验及数据收集

2.5.1 影响因素和试验指标

2.5.2 试验正交表确定

2.5.3 试验数据收集

2.5.4 试验结果分析

2.6 铣削力预测模型的建立

2.6.1 微元积分法

2.6.2 经验公式法

2.6.3 两种铣削力预测模型误差对比

2.7 本章小结

第三章 离心叶轮叶片加工变形误差补偿优化

3.1 引言

3.2 理论基础

3.2.1 离心叶轮几何结构

3.2.2 叶片加工变形分析

3.2.3 叶片加工变形补偿原理

3.2.4 叶片加工变形补偿方法

3.2.5 双参数刀位优化算法

3.3 叶片加工变形有限元仿真及分析

3.3.1 刀具与叶片模型建立

3.3.2 叶片加工铣削力预测

3.3.3 刀具变形有限元预测

3.3.4 叶片变形有限元预测

3.3.5 叶片变形误差分布规律

3.4 基于加工变形误差补偿的叶片刀轨优化算法

3.4.1 离心叶轮叶片加工变形分析与补偿方法

3.4.2 刀具变形分析与补偿方法

3.4.3 含有刀具变形的叶片加工刀轨优化算法的建立

3.4.4 离心叶轮加工刀轨优化程序的开发

3.5 离心叶轮加工变形误差补偿的刀轨优化计算

3.6 通用后置处理器开发及叶轮加工仿真

3.6.1 后置处理器开发

3.6.2 VERICUT加工仿真

3.7 本章小结

第四章 离心叶轮叶片加工工艺参数多目标优化

4.1 引言

4.2 理论基础

4.2.1 常用优化方法介绍

4.2.2 优化方法的确定

4.2.3 遗传算法介绍

4.3 离心叶轮加工工艺参数优化数学模型建立

4.3.1 设计变量的选取

4.3.2 目标函数建立

4.3.3 多目标优化函数的建立

4.3.4 优化约束条件确定

4.4 离心叶轮叶片加工工艺参数多目标优化数学模型

4.5 实例计算

4.5.1 实例计算相关参数信息

4.5.2 MATLAB遗传算法工具箱求解

4.6 工艺参数优化结果分析

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢