《變厚度薄壁自由曲面零件五軸銑削振動控制研究》是依託山東大學，由宋清華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：變厚度薄壁自由曲面零件五軸銑削振動控制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋清華
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
變厚度薄壁自由曲面零件廣泛套用於航空航天、船舶、能源等領域，由於其弱剛性特點，銑削過程極易發生振動使其加工效率低、型面精度低、表面質量差、加工變形嚴重。以發動機整體葉輪、葉片五軸銑削為例，針對變厚度薄壁自由曲面零件多軸銑削動力學問題，探索薄壁零件五軸銑削過程中刀具-工件的接觸規律，提出考慮材料切除過程和刀具-工件系統模態耦合影響的識別時變系統動態特性的變質量結構動力學修改方法，建立基於時變模型的五軸銑削系統動力學模型；提出薄壁件五軸銑削時空全離散穩定性預測方法，闡明其失穩機制，揭示工藝參數對銑削系統失穩的影響規律；提出“整體被動控制”和“局部主動控制”相結合的振動組合控制方法，抑制此類弱剛性工藝系統的切削振動，提高切削效率和加工精度，為實現變厚度薄壁自由曲面零件的高效、高精度多軸加工提供技術指導。
結題摘要
葉輪、葉片類複雜曲面薄壁構件在運載、能源和國防等行業有著廣泛套用，主要製造方法是多軸數控加工。曲面薄壁構件性能和產量的不斷提升，對加工精度和加工效率提出了越來越高的要求。因此，如何實現複雜曲面薄壁件高效高精加工是製造學科的重要研究主題。複雜薄壁件加工存在的技術瓶頸是加工效率低、加工質量差，核心問題是精確模型缺乏、加工工藝規範不完善。導致上述問題的原因包括：（1）工件剛度差、材料難加工、工件結構複雜切削可達性差；（2）通常需要多種類型的刀具和細長刀桿，同時需要多加工工序和保守的切削加工參數。工藝參數選取不當容易造成顫振或過大的強迫振動，產生振紋缺陷；因此該領域的研究重點是“薄壁件銑削動力學及加工工藝調控”，研究目標是獲得高質量、高效率的加工工藝。該研究領域主要存在三個科學問題：（1）薄壁件銑削系統動態特性的識別；（2）薄壁件銑削加工工藝調控；（3）薄壁件銑削振動回響預測。針對上述問題，開展了系統的研究，取得了如下創新成果：（1）建立了薄壁件銑削系統時空頻變特性識別理論，揭示了薄壁件銑削動態特性的時空頻變特性，探明了其頻變規律，促進了弱剛性工藝系統時空頻變動態特性識別技術的躍升；（2）建立了切削穩定性預測及工藝最佳化理論，解決了加工效率低、型面精度低、表面質量差等一系列關鍵技術難題，推動了弱剛性工藝系統高效高精度加工技術的發展；（3）提出的移動載荷作用振動回響預測新方法，解決了薄壁件受移動切削力作用時振動回響預測難題。研究成果套用於航空發動機葉輪葉片等薄壁件的高性能加工中，解決了加工效率低、型面精度低、表面質量差、加工變形嚴重等一系列關鍵技術難題，實現了葉片薄壁零件的高效精密加工，為複雜曲面薄壁零件的多軸加工工藝最佳化提供了科學依據和技術支撐。上述成果得到了切削加工領域國際國內諸多同行的認可和驗證。已發表SCI論文17篇，授權發明專利5項（其中PCT國際專利1項），軟體著作權1項。
