《面向線接觸加工的葉片曲面幾何建模與容差設計》是依託上海交通大學，由畢慶貞擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向線接觸加工的葉片曲面幾何建模與容差設計
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：畢慶貞
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
整體葉輪是決定葉輪機械工作性能的關鍵零件，其葉片曲面五軸線接觸加工具有高切削頻寬、高表面質量和高一致性的優勢，成為提升葉輪製造水平的重要方法。為保證工作性能前提下提升整體葉輪的線接觸加工率，本項目擬將葉片設計與製造統一到雙參數球族包絡理論的框架下，研究中弧面-厚度分布曲面的雙參數球族包絡模型與葉片曲面三維設計方法，基於刀具包絡面和葉片曲面的雙參數球族包絡模型研究刀具軸跡面控制參數調整對葉片設計參數的影響規律，實現面向整體葉輪線接觸加工的三維設計；同時研究線接觸加工葉輪誤差的統計學模型，研究主要模態誤差對氣動效率和幾何失諧的影響規律，將這兩項性能對加工誤差的敏感度引入線接觸加工領域，研究面向性能的的容差設計和質量評價方法。最後，開發出面向線接觸加工的葉輪設計、軌跡規劃和質量評價軟體，在航空發動機和汽車渦輪增壓器中推廣套用，為葉片曲面線接觸加工提供新方法。
結題摘要
本項目於2014年9月批准立項，2015年1月開始實施，2018年12月結題。項目研究內容包括四個方面：“中弧面-厚度分布”葉片曲面的雙參數球族包絡模型與三維設計，刀具軸跡面控制參數調整對葉片設計參數的影響規律與可線接觸加工葉片曲面的設計方法，葉輪氣動效率和幾何失諧對誤差的敏感度模型，以及融合高敏感度典型誤差的可線接觸加工葉片的曲面容差設計與質量評價，開發出面向線接觸加工的葉輪設計、數控加工和質量評價軟體，在航空航天發動機和直紋化渦輪增壓器葉輪加工中推廣套用。項目研究按原計畫實施，主要完成了以下幾項研究工作：（1）面向五軸線接觸加工的曲面直紋化設計，以及曲面直紋化與模型重構軟體的開發；（2）整體曲率光順的葉片曲面設計方法；（3）加工容差對整體葉輪振動影響的機理分析，以及幾何失諧誤差對整體葉輪振動影響的分析，並通過主動失諧最佳化整體葉輪的振動情況；（4）加工穩定性最佳化：基於回響耦合子結構分析的刀尖點頻響快速預測方法，銑削過程中瞬態穩定性的判別，以及穩定性約束下的五軸球頭刀加工刀軸方向最佳化；（5）五軸加工精度評測與刀具運動規劃，包括基於S軌跡的五軸工具機動態精度運動學檢測與評價方法，五軸工具機旋轉軸的幾何誤差建模，五軸工具機隨位置不同幾何誤差的微分補償，以及基於梯度的樣條曲線幾何插值。（6）在項目的資助下，共發表論文18篇，包括期刊論文10篇，其中SCI期刊論文9篇，包括本領域權威期刊International Journal of Machine Tools and Manufacture7篇，ASME會刊和中國科學各1篇，EI期刊論文9篇，中文核心1篇；國際會議論文8篇，其中EI會議論文2篇。申請發明專利4項，已授權1項；申請軟體著作權3項。
