叶片进排气边及叶根磨抛研究

发布时间：2017-07-30 11:14

  本文关键词：叶片进排气边及叶根磨抛研究

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【摘要】：航空发动机是制约中国飞机研制和空军力量发展的最大障碍。航空发动机中存在着大量叶片，这些叶片是航空发动机的重要组成部分，对整机工作性能起着关键性的作用。叶片类零件结构复杂、刚性差、精度和表面质量要求高，其加工一直是发动机制造过程中的难题之一。 叶片的精密加工是指在叶片预加工后，为了达到最终的目标精度，对叶片表面进行光整加工，这种光整加工一般都采用磨抛加工的方式。在航空发动机叶片精密加工技术上，我国一直被欧美等发达国家所封锁，同时叶片的特殊结构导致其极高的加工难度，因此我国的叶片制造企业仍处于低级阶段，大部分还采用手工磨抛的光整加工方式。而国外早就开始使用成熟的砂带磨抛加工技术。砂带磨削就是利用特定的机械装置张紧并驱动砂带，在砂带磨抛处施加一定压力，使砂带与工件表面接触并磨除材料，最终获得极低粗糙度的一种光整加工方法。它具有加工精度高、价格低廉、磨削效率高等优点。本文将砂带磨抛应用于整体叶盘光整加工，开发相应的磨抛工具系统，对于整体叶盘磨抛加工具有重要意义。 根据整体叶盘结构特点，结合立式机床的工作方式，设计了整体叶盘夹具。夹具采用分体式结构，柱体中空，既减轻了夹具重量，又保证了夹具的强度和刚度，并且易于加工。本文开发磨抛叶片进排气边和叶根部分的工具系统。针对叶片进排气边的特点，改变了传统的砂带磨抛方式，创新设计了双支撑轮的磨抛方式。同时，工具系统采用无杆气缸驱动张紧轮，既能实现自动张紧，又能起到缓冲保护的作用。另外，完成了工具系统零件设计，确定了尺寸、安装方式；完成了砂带磨抛功率、电机功率、电机转速转矩的计算，对伺服电机及驱动器进行了选型；完成了砂带张紧力的计算，实现了工具系统各配件的定型。 确定了三套工具系统的总体气动方案，对气动配件进行了选型，组装了整套气动系统，，阐述了整套气动系统的工作流程和工作原理。确定以上位机和PCI数据采集卡为基础组建数据采集系统，设计了数据采集系统方案，对配件进行选型，连接并测试了整套系统。对伺服电机及伺服驱动器进行了测试。 利用Ansys对工具系统强度、刚度和振动特性进行了分析。对工具系统进行整体弹性应变、整体应力、整体变形和各方位整体变形等静力学分析，分析结果均在工具系统安全范围内。选取了工具系统前六阶的模态和固有频率进行分析，以整体变形为显示结果，分析得出各阶模态下的主要变形位置。这些位置主要集中在主动轮、惰轮和支撑轮处。
【关键词】：整体叶盘 砂带磨抛 叶片进排气边 叶根 工具系统
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V263
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 整体叶盘磨抛技术发展现状11-16
• 1.3 砂带磨抛技术发展现状16-19
• 1.4 本文主要研究内容19-20
• 第2章 进排气边及叶根磨抛方案规划20-44
• 2.1 整体叶盘结构特点及磨抛难点20-21
• 2.2 整体叶盘装夹21-22
• 2.2.1 整体叶盘装夹特点21
• 2.2.2 夹具设计21-22
• 2.3 叶盘进排气边磨抛工具系统22-33
• 2.3.1 驱动装置设计24-29
• 2.3.2 张紧装置设计29-32
• 2.3.3 支撑装置设计32-33
• 2.3.4 惰轮装置设计33
• 2.4 叶根磨抛工具系统设计33-36
• 2.5 工具系统工作原理36-42
• 2.5.1 机床工作流程37-38
• 2.5.2 工具系统磨抛状态38-42
• 2.6 本章小结42-44
• 第3章 磨抛工具控制系统设计44-58
• 3.1 磨抛工具控制系统总体方案44-45
• 3.2 磨抛工具气动系统结构45-48
• 3.3 气动系统硬件设计48-51
• 3.4 基于 PCI-1710U 的数据采集系统开发51-54
• 3.4.1 数据采集系统原理53
• 3.4.2 PCI-1710U 接线图53-54
• 3.5 电机伺服驱动系统及其连接54-57
• 3.6 本章小结57-58
• 第4章 工具系统有限元建模与分析58-68
• 4.1 工具系统静力学分析58-64
• 4.2 工具系统振动分析64-65
• 4.3 本章小结65-68
• 第5章 结论68-70
• 参考文献70-76
• 致谢76

【参考文献】

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本文编号：593944