砂布轮数控抛光力的试验分析与建模

为科学控制砂布轮的抛光力、提高航空发动机叶片的表面完整性和力学性能,通过单因素试验分析了工艺参数对砂布轮抛光力的影响规律;对抛光力重复性和材料切除量进行试验分析,确定了砂布轮转速和压缩量的二元二次回归正交旋转组合试验范围;利用二元二次回归正交旋转组合试验结果建立了法向抛光力预测模型,分析了法向抛光力和切向抛光力的相关性;分析了抛光力对抛光表面粗糙度的影响规律及机理,并做了整体叶盘叶片(叶背)抛光试验,结果证明,通过合理控制抛光力可以获得合格的表面粗糙度,且效率比人工操作有显著提高。     

砂布轮抛光工艺参数对TC4材料切除深度影响规律研究

铣削成型的航空发动机整体叶盘,其叶片型面为空间自由曲面,曲率变化大,严重制约了抛光表面质量均匀一致性.为掌握砂布轮柔性抛光工艺参数对材料切除深度影响规律,基于"数控机床+柔性磨头+弹性磨具(砂布轮)"的抛光工艺装备,开展了TC4试件单因素抛光试验,分析了工艺参数对材料切除深度的影响规律,开展正交试验建立了材料切除深度预测模型;计算了材料切除深度对工艺参数相对灵敏度,结果表明材料切除深度对压缩量最敏感,对转速比较敏感,对进给速度敏感度一般,对粒度敏感度最小;最后开展了抛光实验,结果表明实际测量切除轮廓和预测轮廓基本一致,证明了预测模型是可靠的,能用于材料切除深度预测,为提高抛光表面质量一致性提供依据.     

砂布轮柔性抛光表面完整性关键表征参数研究

航空发动机叶片表面完整性严重影响叶片疲劳强度和服役寿命.为掌握砂布轮柔性抛光叶片表面完整性关键表征参数,基于"数控机床+柔性磨头+弹性磨具(砂布轮)"的抛光工艺装备开展了TC4叶片抛光试验和表面完整性检测,对比了抛光前后表面完整性各项表征参数变化,分析了变化机理,结果表明:砂布轮柔性抛光对叶片表面粗糙度、表面微观形貌、表面残余应力、表面显微硬度有明显改善,对深度方向残余应力、深度方向显微硬度、微观组织没有影响.研究结果为砂布轮抛光表面完整性控制提供了依据.     

砂布轮柔性抛光表面完整性关键表征参数研究

航空发动机叶片表面完整性严重影响叶片疲劳强度和服役寿命.为掌握砂布轮柔性抛光叶片表面完整性关键表征参数,基于"数控机床+柔性磨头+弹性磨具(砂布轮)"的抛光工艺装备开展了TC4叶片抛光试验和表面完整性检测,对比了抛光前后表面完整性各项表征参数变化,分析了变化机理,结果表明:砂布轮柔性抛光对叶片表面粗糙度、表面微观形貌、表面残余应力、表面显微硬度有明显改善,对深度方向残余应力、深度方向显微硬度、微观组织没有影响.研究结果为砂布轮抛光表面完整性控制提供了依据.     

砂布轮抛光叶片表面粗糙度预测与参数优化

为降低航空发动机叶片表面粗糙度,提高叶片表面完整性和力学性能,分析了砂布轮柔性抛光工艺参数;通过单因素试验分析了砂布轮抛光工艺参数对表面粗糙度的影响规律,并确定了抛光工艺参数的优化范围;利用正交中心组合试验结果和多元二次回归方法建立了粗糙度预测模型,采用方差分析和参差分析验证了预测模型的显著性;利用预测模型得到了每个因素的优化水平,建立了工艺参数的响应面;通过响应面获得了优化的工艺参数;最后,用优化的抛光工艺参数进行叶片抛光试验,结果证明所建立的预测模型和优化的工艺参数能够显著提高叶片抛光表面质量。     

砂布轮抛光对工件表面质量的影响研究

针对航空起落架加工中人工抛光的一些不确定因素(工件材料不易控制、抛光不均匀等),该研究利用柔性砂布轮分别对航空起落架常用材料300M钢和A-100钢进行正交抛光试验,从抛光深度、抛光时间和粒度等方面分析了人工抛光时柔性砂布轮对工件表面质量(表面粗糙度和残余应力)的影响规律;并通过极差分析法分析出人工抛光参数的影响趋势,...     

柔性抛光对叶片表面波纹度影响机制研究

为掌握砂布轮柔性抛光对航空发动机叶片表面波纹度影响机制,采用傅立叶变换(FFT)分析获取了柔性抛光磨具系统振动主要频谱,利用小波分析法获取了试件柔性抛光前后表面波纹频谱信息。分析结果表明：砂布轮柔性抛光过程会产生间歇式强迫振动,且强迫振动激振频率与砂布轮转速成线性关系;砂布轮柔性抛光没有彻底去除铣削残留的波纹信息,但波纹度值显著降低;强迫振动高频信息会复印在试件柔性抛光表面,形成新的致密的规律性纹理。通过分析柔性抛光表面三维形貌证实了小波分析结果的可靠性。     

整体叶盘自适应柔性抛光效率优化

针对整体盘叶片型面抛光,"五轴数控+柔性磨头+弹性磨具"抛光工艺装备具有精度高、干涉小、自适应性好等优点;为提高抛光质量和抛光效率,根据弹性磨具(砂布轮)抛光原理建立了抛光效率的数学计算式,给出了抛光效率的优化方法;通过正交试验结果的灰色关联度分析获得了基于效率的工艺参数优化组合;叶片抛光试验结果表明:基于效率优化的工...     

百叶轮抛光TC4的接触弧长试验研究

为了探究接触弧长与工艺参数之间的关系,在数控抛光机床上利用百叶轮进行了抛光TC4试块试验,通过抛光力的持续时间计算求得了接触弧长;以主轴转速、压缩量、进给速度和百叶轮粒度为工艺参数,建立了接触弧长和工艺参数之间的拟合方程,分析了工艺参数对接触弧长的影响规律及影响程度;建立最优化模型并获得了最优接触弧长和工艺参数;对抛光力和抛光区温度对接触弧长的影响进行了研究。结果表明,所建立的拟合方程拟合度非常高;主轴转速、压缩量与接触弧长为正相关关系,接触弧长随其余两个参数的增大先减小后增大;主轴转速和压缩量对接触弧长影响明显,进给速度和百叶轮粒度对接触弧长影响不大;理论最优接触弧长为6.398 6 mm,最优工艺参数为主轴转速4 000 r/min,压缩量为0.5 mm,进给速度每分钟190.8 mm/min,百叶轮粒度为220号;接触弧长与抛光力和抛光区温度均为正相关关系。     

基于敏感参数分析的变矩器叶片参数研究

运用试验设计技术,研究了叶片进出口角、液流偏离角和损失系数等液力变矩器敏感参数,综合考虑这些敏感参数对最高效率、启动变矩比系数和力矩系数的影响,得到了它们之间的影响趋势,确定了影响因素的特定范围。改变泵轮的入口角度后,通过相关试验验证了效率变化的趋势。     

叶片前后缘百页轮抛光工艺参数优化

为改善叶片前后缘的表面质量、提高航空发动机的性能和寿命,对叶片前后缘百页轮抛光工艺进行研究。通过分析前后缘抛光存在的问题,结合砂带百页轮的抛光加工特点,提出前后缘百页轮柔性抛光工艺方法;基于Preston方程对抛光材料去除率进行分析,获得了影响抛光表面粗糙度的主要工艺参数(百页轮粒度、法向力、主轴转速和进给速度);采用响应面法设计抛光加工实验,分析了主要工艺参数及其交互作用对表面粗糙度的影响,建立了主要工艺参数与表面粗糙度的二阶预测模型,并得到最优工艺参数域和最优抛光工艺参数组合。前后缘百页轮抛光实验检测结果表明:前后缘表面质量明显改善,满足表面粗糙度小于Ra0.4μm的质量要求。     

刀具几何参数对钛合金铣削力和表面完整性的影响

针对TC18钛合金铣削过程,采用正交试验研究了硬质合金刀具几何参数对铣削力和表面完整性的影响,建立了铣削力经验模型,并分析了铣削力对刀具前角、后角和螺旋角的绝对灵敏度和相对灵敏度;采用田口法分析了刀具几何参数对表面粗糙度和表面残余应力的影响。结果表明：大前角、小后角、大螺旋角的条件下铣削力较小,铣削力对刀具螺旋角的变化最敏感,对后角次之,对前角最不敏感;铣削表面均为残余压应力,刀具螺旋角对表面粗糙度的影响显著,刀具后角对表面残余应力的影响显著。     

雾化抛光氮化硅陶瓷基体的工艺参数优化

通过正交试验对氮化硅陶瓷基体进行超声精细雾化抛光,研究抛光工艺参数(抛光液流量、抛光压力、抛光盘转速)对抛光速率和表面粗糙度的影响。以抛光后氮化硅陶瓷的材料去除率和表面粗糙度为评价指标,根据正交试验结果得到最优参数组合,并与传统的抛光效果进行试验对比。结果表明:研究的3种参数中,对材料去除率的影响程度由高到低依次为雾液流量、抛光压力、抛光盘转速,对抛光后工件表面粗糙度的影响程度由高到低依次为抛光盘转速、雾液流量、抛光压力;在相同的实验条件下,精细雾化抛光的材料去除率与表面粗糙度与传统抛光接近,但精细雾化抛光的抛光液用量仅为传统用量的12.5%,有效减少了资源的浪费。     

基于砂带千页轮的模具抛光加工过程研究

砂带千页轮是一种异型砂带抛光工具。具有抛光效率高、质量好、抛光方法简便、成本低等优点。针对砂带千页轮的这些研抛加工特性,通过在铣床上改进装置．来实现对回转模具的抛光加工。通过对吃刀量、进给速度、主轴转速、加工时间及千页轮粒径等参数对表面粗糙度及加工效率的影响研究,得出了合理的千页轮抛光参数,最终得到接近镜面的抛光效果。     

基于修正Preston方程的百页轮抛光材料去除深度建模

由于百页轮具有一定的柔性,故实际材料去除深度与名义抛光深度不一致,直接影响抛光效率及表面质量的控制。基于Hertz弹性接触理论建立了抛光接触区抛光压力和切削速度分布函数,并依据修正的Preston方程建立了材料去除深度模型,据此确定了影响材料去除深度的关键抛光工艺参数(磨粒粒度、主轴转速、百页轮变形量和进给速度),获得了百页轮抛光接触区的材料去除深度分布规律和关键抛光工艺参数对材料去除深度的影响规律。最后,通过模拟仿真和抛光实验验证了所建模型和影响规律的正确性,结果表明,该模型可以较好地预测百页轮柔性抛光的材料去除深度。     

集群磁流变效应平面抛光力特性试验研究

集群磁流变平面抛光加工硬脆材料可以高效率获得纳米/亚纳米级表面粗糙度,其中集群磁流变效应抛光垫对加工表面的作用力(抛光力)是材料去除的关键因素,搭建了集群磁流变平面抛光三向测力平台,对模拟的集群磁流变抛光加工过程抛光力(切向力F_t和法向力F_n)进行了系统试验研究。结果表明,2'单晶硅片试验条件下集群磁流变平面抛光切向力Ft最大达到32.25 N、法向力Fn最大达到62.35 N、F_t/F_n值为0.46~0.77;对抛光力影响最大的工艺参数是磁场强度和加工间隙,其次是羰基铁粉与磨料质量分数、磁流变液流量、抛光盘转速,工件摆幅与速率影响最小。集群磁流变平面抛光力大小以及Ft/Fn值随着工件材料硬度的增大而增大,具有低正压力高剪切力特征,有利于提高硬脆材料的超光滑平坦化抛光加工效果。     

GH4169叶片表面粗糙度和残余应力的砂布轮抛光工艺参数区间优选

为获得理想的GH4169抛光表面粗糙度和表面残余应力,提出了面向多目标的抛光工艺参数优选区间划分方法,设计了五因素三水平抛光正交试验;根据试验结果标准差计算了工艺参数对各优化目标影响的权重系数,并将多优化目标变换为综合优化目标;通过趋势图分析了各个优化目标随工艺参数增大的变化机理及趋势;按照所提方法确定了工艺参数优选区...     

四通件机器人打磨抛光方案设计与工艺研究

针对工业机器人对四通件打磨抛光的特点和工作过程,提出了一种利用工业机器人对五金产品进行打磨抛光方案,研究了机器人力控原理及打磨抛光相关工艺.采用Solidworks建立虚拟样机,设计机器人夹手和定位工装,构建机器人的五金四通件测试平台,研究其打磨测试参数及打磨效果.结果表明,采用240#的砂带进行打磨,砂带转速变化范围1000～1250 r/min,发泡轮硬度为30,砂带机的发泡轮的硬度为40,能够较好地实现本产品的打磨抛光,该方法为相关产品的打磨抛光实际应用提供了理论指导和数据参考,有助于提高生产效率,提高企业经济效益.     

整体叶盘超硬磨料柔性抛光轮几何参数与力学性能分析

整体叶盘是航空发动机关键部件，采用超硬磨料柔性抛光轮的数控抛光已成为替代人工打磨、提高整体叶盘表面质量的有效方式之一。文章以复杂母线超硬磨料柔性抛光轮为对象，分析建立等效直径及抛光力模型，从而实现抛光过程几何参数和力学性能的优化。其中，利用测力仪将抛光轮几何参数转化成力学参数，建立等效参数计算模型，通过关系式反推获得抛光轮的等效直径，从而改善动态直径测量的不准确所带来的抛光去量偏差；设计单因素正交试验测量不同加工参数下的抛光力，及各因素对抛光力的影响规律，进而在抛光轮稳定工作状态下，建立抛光力的经验模型，可用于整体叶盘数控抛光过程中的真实抛光力预测。实验证明，等效直径测量精度较动态测量可提升2.02%，抛光力的实际值和模型拟合值贴合度非常好，相关系数达到0.999。     

动磁场磁流变效应抛光垫抛光力特性试验研究

基于动磁场磁流变效应抛光方法,采用微型压电式传感器测试分析动磁场磁流变效应抛光垫法向抛光力特性,研究磁极转速、加工间隙、工件运动方式对动磁场磁流变效应抛光力的影响。结果表明,动磁场磁流变效应平面抛光法向力在抛光垫中心区域最大,pv值在抛光垫的半径6 mm处最大;相对静磁场,在磁极转动的动磁场作用下磁流变抛光力和扭矩呈现大幅度波动的动态行为;动磁场磁流变效应抛光力受到磁极转速影响,大于15 r/min开始产生动磁场,在试验所测得的范围内,磁极转速30 r/min左右有最好效果;工件运动方式是影响磁流变抛光作用力的因素,当工件沿抛光盘径向往复偏摆时扭矩剧烈变化,沿抛光盘法向运动加工间隙减小时抛光法向力会瞬间急剧增大,最大峰值达到稳态值的25倍。