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闭式整体叶盘通道五坐标分行定轴加工刀轴矢量规划方法

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航空学报 2012年第10期33卷 1923-1930页

作者：任军学何卿功姚倡锋梁永收刘博西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室陕西西安710072

闭式整体叶盘是新一代航空发动机实现减重增效的关键零件,其通道结构属于典型多约束复杂通道结构。针对闭式整体叶盘通道精加工,提出了一种基于五坐标分行定轴加工的刀轴矢量规划方法。从加工原理上给出了分行定轴加工方法的基本概念,... 详细信息

闭式整体叶盘是新一代航空发动机实现减重增效的关键零件,其通道结构属于典型多约束复杂通道结构。针对闭式整体叶盘通道精加工,提出了一种基于五坐标分行定轴加工的刀轴矢量规划方法。从加工原理上给出了分行定轴加工方法的基本概念,并分析了闭式整体叶盘通道五坐标加工的特征;在刀具预定义和建立检查面球体包围盒层次树结构的基础上,给出了刀轴矢量无干涉区域的计算方法;基于刀位点最短刀长的计算与分析,进行了叶盘通道加工区域划分,建立了分行定轴加工刀轴矢量规划方法。实验验证表明:分行定轴相对五轴联动加工方法不仅可明显提高加工过程中的稳定性和叶片加工表面质量,还可提高叶片精加工效率。

关键词：闭式整体叶盘刀轴矢量五坐标数控加工分行定轴干涉判断

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闭式整体叶盘五坐标插铣刀位轨迹规划

航空学报 2010年第1期31卷 210-216页

作者：任军学谢志丰梁永收姚倡锋刘博西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室陕西西安710072

针对闭式整体叶盘通道开槽工艺问题,研究了叶盘通道五坐标开槽插铣加工方法。进行了闭式叶盘通道可加工性分析,给出了通道加工区域划分方法;基于最小面积原理研究了叶盘插铣通道边界最佳直母线求解算法,分别针对叶片曲面及叶盘内外环面... 详细信息

针对闭式整体叶盘通道开槽工艺问题,研究了叶盘通道五坐标开槽插铣加工方法。进行了闭式叶盘通道可加工性分析,给出了通道加工区域划分方法;基于最小面积原理研究了叶盘插铣通道边界最佳直母线求解算法,分别针对叶片曲面及叶盘内外环面,提出了通道偏置直纹包络面的生成方法,给出了闭式整体叶盘五坐标插铣刀位轨迹。研究结果表明:该方法能解决闭式整体叶盘通道插铣区域划分和直纹包络面生成问题,可有效实现闭式整体叶盘的五坐标开槽粗加工。

关键词：闭式整体叶盘铣削边界线直纹包络面刀位轨迹

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多目标约束的精锻叶片几何重构优化算法

航空学报 2018年第7期39卷 223-233页

作者：冯亚洲任军学梁永收刘明山西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室西安710072

新型航空发动机已部分采用精密锻造工艺提高叶片的制造精度和效率。然而,精锻后的叶身型面与设计模型存在几何偏差,导致依据设计模型加工后的进/排气边与精锻的叶身型面不能很好地匹配。为了解决该问题,提出一种面向精锻叶片自适应加工... 详细信息

新型航空发动机已部分采用精密锻造工艺提高叶片的制造精度和效率。然而,精锻后的叶身型面与设计模型存在几何偏差,导致依据设计模型加工后的进/排气边与精锻的叶身型面不能很好地匹配。为了解决该问题,提出一种面向精锻叶片自适应加工的几何重构方法。首先,建立基于公差约束配准的目标函数,并采用粒子群优化(PSO)算法求解目标函数。其次,提出基于叶身变形趋势预测进/排气边轮廓的光顺重构算法。最后,通过精锻叶片自适应数控加工实验对提出的方案和算法进行验证。实验结果表明,该方案可以有效重构出合格的工艺模型,满足精锻叶片的精密数控加工要求。

关键词：精锻叶片进/排气边自适应加工配准定位几何重构变形趋势光顺

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复杂通道类零件五轴加工刀轴规划

航空学报 2014年第9期35卷 2641-2651页

作者：李祥宇任军学梁永收田荣鑫李垒栋西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室陕西西安710072 北京动力机械研究所北京100074

针对复杂通道类零件的五轴数控加工,提出一种控制刀轴稳定变化的刀轴规划方法。首先,通过对刀轴可行空间的均匀离散,建立一种高效求解刀轴可行空间精细边界的方法;然后,依据刀轴矢量规划准则,求解满足机床角加速度约束的可行刀轴序列集... 详细信息

针对复杂通道类零件的五轴数控加工,提出一种控制刀轴稳定变化的刀轴规划方法。首先,通过对刀轴可行空间的均匀离散,建立一种高效求解刀轴可行空间精细边界的方法;然后,依据刀轴矢量规划准则,求解满足机床角加速度约束的可行刀轴序列集合,并提出一种切削行内旋转坐标线性变化的刀轴矢量规划方法;最后,通过建立刀轴变化和残留高度综合评价指标,得到优化的刀轴矢量,并与典型的商用软件进行了实验对比验证。结果表明,使用本文提出的刀轴规划方法得到的切削行刀位轨迹旋转坐标变化均匀,旋转轴角加速度最大值降低到商用软件的10%以下,残留高度平均值降低了22%,改善了切削过程的稳定性,提高了加工表面质量。

关键词：计算机辅助制造复杂通道五轴加工刀轴规划刀轴可行空间加工稳定性

基于响应曲面法的GH4169铣削力预测模型研究

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机械科学与技术 2010年第11期29卷 1547-1552页

作者：梁永收史耀耀任军学杨振朝姚倡锋西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点试验室西安710072

为优化GH4169高温合金铣削参数,对铣削力的控制提供实验依据,采用中心复合响应曲面法,建立了硬质合金刀具铣削GH4169高温合金过程中铣削力的预测模型,采用方差分析方法,检验了预测模型以及各输入参数的显著性,分析了各铣削参数对铣削力... 详细信息

为优化GH4169高温合金铣削参数,对铣削力的控制提供实验依据,采用中心复合响应曲面法,建立了硬质合金刀具铣削GH4169高温合金过程中铣削力的预测模型,采用方差分析方法,检验了预测模型以及各输入参数的显著性,分析了各铣削参数对铣削力的影响规律。结果表明:该预测模型可以有效预测硬质合金刀具铣削GH4169高温合金过程中的铣削力;每齿进给量和铣削深度对铣削力影响极显著,交互项对铣削力也影响显著;铣削力随铣削速度增加而降低,随每齿进给量、铣削深度和铣削宽度增加而增加。

关键词：响应曲面法 GH4169 铣削力预测模型铣削参数

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近净成形叶片重构曲面刀具轨迹自适应规划

航空制造技术 2023年第17期66卷 110-119页

作者：郭一鸣梁永收李飞闯任军学西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室西安710072 中国工程物理研究院材料研究所江油621908

近净成形叶片作为一种高效低成本的新型工艺方法,越来越广泛地被应用在航空发动机叶片毛坯制造上。航空发动机近净成形叶片其叶型复杂且属于薄壁类零件,无法保证所有区域一次成形且满足设计精度要求,需要对进/排气边区域进行自适应加工... 详细信息

近净成形叶片作为一种高效低成本的新型工艺方法,越来越广泛地被应用在航空发动机叶片毛坯制造上。航空发动机近净成形叶片其叶型复杂且属于薄壁类零件,无法保证所有区域一次成形且满足设计精度要求,需要对进/排气边区域进行自适应加工。自适应加工中进/排气边曲面通常为重构曲面,因为测量数据、缘头形状约束、毛坯变形等因素影响,重构曲面会出现曲率变化大、边界不齐等问题。针对上述问题,本文通过分析刀心轨迹与加工曲面几何关系,以光顺偏置曲面为基础,建立光顺刀心轨迹规划线规划算法,实现了重构曲面光顺刀心轨迹的高效自动化生成。在某型精锻叶片上进行了数控加工试验,试验结果显示进/排气边曲面轮廓公差控制在(-0.02~+0.039)mm范围内,满足图纸设计公差(-0.03~+0.05)mm的要求,证明了所提算法的有效性和实用性。

关键词：自适应加工重构曲面进/排气边刀具路径偏置曲面残留高度

基于满意度函数和灰关联度的多公差约束配准算法

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航空制造技术 2022年第6期65卷 90-98页

作者：陆正新梁永收楚亚松任军学西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室西安710072 北京动力机械研究所北京100074

在近净成形类零件自适应加工的过程中,针对传统配准算法无法有效约束零件形位公差的问题,提出一种基于满意度函数和灰关联度的多公差约束配准算法,将公差间平衡关系转化为多目标协同优化问题进行求解。首先,确定零件各公差的评价方法与... 详细信息

在近净成形类零件自适应加工的过程中,针对传统配准算法无法有效约束零件形位公差的问题,提出一种基于满意度函数和灰关联度的多公差约束配准算法,将公差间平衡关系转化为多目标协同优化问题进行求解。首先,确定零件各公差的评价方法与表征形式,将测量数据与理论模型偏差量视为轮廓度求解裕度。然后,运用满意度函数对各公差偏差量进行评估,依据灰关联度理论计算出各公差间的关联程度。最后,根据Lagrange方法构建带约束非线性最小二乘形式的求解方程,并采用BFGS算法(Broyden,Fletcher,Goldfarb,Shanno拟牛顿迭代算法)进行刚性变换参数求解。采用某型号精锻叶片进行算法验证,结果显示轮廓度公差合格率由96.86%上升为99.40%。

关键词：自适应加工配准多公差约束满意度函数灰关联度 BFGS算法

TC11钛合金插铣工艺切削参数选择方法研究

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机械科学与技术 2010年第5期29卷 634-637,641页

作者：任军学刘博姚倡锋石凯梁永收罗远锋西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室西安710072

为了优化TC11钛合金插铣加工的切削参数,采用三因素四水平正交实验法进行了插铣实验,建立了插铣过程中切削力和切削温度的经验公式,分析了插铣参数对切削力及切削参数的影响规律。基于此规律以及刀具许用挠度,提出了铣削速度、每齿进给... 详细信息

为了优化TC11钛合金插铣加工的切削参数,采用三因素四水平正交实验法进行了插铣实验,建立了插铣过程中切削力和切削温度的经验公式,分析了插铣参数对切削力及切削参数的影响规律。基于此规律以及刀具许用挠度,提出了铣削速度、每齿进给量和铣削深度的选择方法。结果表明:铣削深度对切削力影响最大,而铣削速度对切削温度影响最大;插铣参数选取原则是在刀具材料允许下取较大铣削速度,适中的每齿进给量,最后根据刀具挠度选择合适的铣削深度。最后在根据此原则选择的插铣切削参数条件下,材料切除率达到了25.1 cm3/min。

关键词： TC11钛合金插铣切削参数切削力切削温度

TC17钛合金高速铣削表面粗糙度及参数灵敏度研究

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航空制造技术 2009年第22期52卷 78-82页

作者：任军学罗远锋姚倡锋梁永收石凯西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室

采用单因素试验法,对硬质合金刀具高速铣削TC17钛合金时,切削参数对表面粗糙度的影响规律进行了研究,为钛合金整体叶盘叶片类零件精加工的高速切削工艺参数优化提供了试验依据。对切削参数的灵敏度进行了分析,可以看出,每齿进给量对表... 详细信息

采用单因素试验法,对硬质合金刀具高速铣削TC17钛合金时,切削参数对表面粗糙度的影响规律进行了研究,为钛合金整体叶盘叶片类零件精加工的高速切削工艺参数优化提供了试验依据。对切削参数的灵敏度进行了分析,可以看出,每齿进给量对表面粗糙度的影响最为敏感,其次是切削速度和铣削深度。

关键词： TC17钛合金高速铣削表面粗糙度灵敏度