葉輪加工系統(tǒng)綜合剛度場建模與分析.pdf

1、近些年來，我國在能源、國防、航空航天等高尖端技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展迅速，對一些關(guān)鍵部位的零部件如風(fēng)力葉片、空氣壓縮機(jī)葉輪、水輪機(jī)葉輪等的加工要求越來越高。這些葉輪的曲面復(fù)雜，具有弱剛性的特點(diǎn)，加工過程易產(chǎn)生變形，難以保證加工精度。因此，針對葉輪加工系統(tǒng)的綜合剛度場建模及分析對提高加工精度和加工效率有著很重要的理論意義及實(shí)用價(jià)值。
　　針對待加工葉輪的葉片曲面進(jìn)行研究，采用基于彎矩理論的自由曲面自適應(yīng)采樣方法，獲得葉片曲面的采樣點(diǎn)模型，計(jì)算所

2、有采樣點(diǎn)的法向量和柔度矩陣并保存為葉輪采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)庫。通過對葉輪加工工藝系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)鏈模型及剛度特性的研究，對加工過程中系統(tǒng)剛度性能貢獻(xiàn)較大的子系統(tǒng)：刀具、刀具主軸結(jié)合部、機(jī)床關(guān)節(jié)以及葉輪本身進(jìn)行剛度建模。再根據(jù)加工系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)鏈模型求解運(yùn)動(dòng)空間的雅克比矩陣，將各子系統(tǒng)的柔度矩陣變換到工件坐標(biāo)系下，借助虛位移原理以及彈性小變形理論得到系統(tǒng)綜合剛度矩陣。對得到的綜合剛度矩陣進(jìn)行變換，借助數(shù)學(xué)方法將綜合剛度場表征為三維空間橢球。結(jié)合橢球的空間特性，

3、建立相關(guān)的剛度性能評價(jià)指標(biāo)。
　　基于綜合剛度場理論模型以及四軸加工系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)鏈模型，建立開式葉輪四軸加工系統(tǒng)的剛度場模型，分析四軸加工系統(tǒng)的剛度性能分布，然后考慮具體的開式葉片，分析開式葉片的綜合剛度性能分布，對剛度薄弱的環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。
　　基于綜合剛度場理論模型以及五軸加工系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)鏈模型，建立五軸加工系統(tǒng)的剛度場模型，分析五軸加工系統(tǒng)的剛度性能分布，然后考慮具體的閉式葉片以及開式葉片，分析開式葉片的綜合剛度性能分布，對