整流叶片轴颈加工变形控制-2019年文档

航空发动机叶片加工变形分析与控制措施摘要：发动机是航空飞行器的动力来源，其叶片的质量直接影响到其整体的工作和工作的稳定性。

航空发动机叶片的制造要求空间结构复杂，几何精度要求高，叶片加工难度较大，其生产效率较低，因此必须注意叶片变形的成因及控制措施。

关键词：航空发动机叶片；加工变形因素；分析及控制0引言航空发动机的叶片在航空发动机中占有很大的比重，其叶片的加工能力可以达到30%，其结构复杂，精度高，是制约其发展的关键。

根据美国 NASA的发现，飞机引擎的叶片显示，减少表面粗糙度和提高外形的精确度可以使飞机引擎的性能提高3%~6%。

通过对航空发动机叶片进行加工，改善其加工精度，既能提高其工作效率，又能有效地减少其燃油消耗，提高其经济性和适用性。

1叶片加工的现状长期以来，航空发动机所需的材料都非常昂贵和紧缺，如钛合金、镍基高温合金等，是制约我国航天工业发展的重要因素。

近年来，我国航空发动机所用的基础材料发生了巨大的改变，如金属基复合材料、陶瓷基复合材料等，其价格和短缺状况均有所改善。

目前，航空发动机对桨叶的转角、叶片的厚度、叶片的加工精度提出了更高的要求。

随着网络技术的发展，飞机的制造变得更加方便。

将五轴联动数控机床与 CNC编程原理相结合，大大提高了叶片的加工精度。

2影响叶片变形的因素航空发动机叶片在制造过程中，常常会产生一些变形，这些变形会对叶片成形量产生一定的影响，从而对航空发动机的工作效率产生一定的影响。

影响航空发动机叶片变形的主要原因有三个。

2.1刀具切削力引起的叶片变形在航空发动机叶片制造过程中，由于刀具与航空发动机叶片的加工部件之间存在着切削力，因此，切削力很容易使其发生变形，而由于飞机的叶片结构和材质都是较薄、较硬的结构，因此很容易受到切削力的影响。

由于叶片的加工形状比较复杂，其各个部位受到的力也不尽相同，而且在切削过程中，各个部位的变形也不尽相同。

通常情况下，航空发动机叶片的叶尖处和进、排气位置受到的压力比较大，产生的应力也比较大，而其它部分的变形量相对比较小，这就造成了飞机叶片的最终加工精度降低。

航空发动机叶片加工变形因素分析及控制发布时间：2021-09-03T16:53:31.267Z 来源：《科学与技术》2021年第4月第11期作者：朱丽[导读] 为做好航空发动机叶片的加工，本文先概述了航空发动机，然后对航空发动机叶片朱丽中国航发燃气轮机有限公司辽宁省沈阳市 110167摘要：为做好航空发动机叶片的加工，本文先概述了航空发动机，然后对航空发动机叶片加工变形因素进行了分析，最后提出了其相应的控制方法，以供相关的工作人员参考借鉴。

关键词：航空发动机；叶片加工；变形因素；控制1航空发动机航空发动机（aero-engine）是一种高度复杂和精密的热力机械，作为飞机的心脏，不仅是飞机飞行的动力，也是促进航空事业发展的重要推动力，人类航空史上的每一次重要变革都与航空发动机的技术进步密不可分。

经过百余年的发展，航空发动机已经发展成为可靠性极高的成熟产品，正在使用的航空发动机包括涡轮喷气/涡轮风扇发动机、涡轮轴/涡轮螺旋桨发动机、冲压式发动机和活塞式发动机等多种类型，不仅作为各种用途的军民用飞机、无人机和巡航导弹动力，而且利用航空发动机衍生发展的燃气轮机还被广泛用于地面发电、船用动力、移动电站、天然气和石油管线泵站等领域。

进入21世纪，航空发动机正在进一步加速发展，将为人类航空领域带来新的重大变革。

传统的航空发动机正在向齿轮传动发动机、变循环发动机、多电发动机、间冷回热发动机和开式转子发动机发展，非传统的脉冲爆震发动机、超燃冲压发动机、涡轮基组合发动机，以及太阳能动力和燃料电池动力等也在不断成熟，这些发动机的发展将使未来的航空器更快、更高、更远、更经济、更可靠，并能够满足更加严格的环保要求，并将使高超声速航空器、跨大气层飞行器和可重复使用的天地往返运输成为现实。

2航空发动机叶片加工变形因素2.1切削力导致的“让刀”变形刀具与加工零件两者会在运动过程中产生切削力，故而加工零件形体改变的概率也会相应增加，航空发动机叶片加工也亦如此，构件变形问题难以完全规避。

航空发动机叶片加工变形控制方法航空发动机叶片加工变形控制方法主要包括以下几个方面：材料选取与预处理、工艺参数优化、加工控制手段以及质量监控等。

在航空发动机叶片加工过程中，材料的选取和预处理对于最终的加工变形控制至关重要。

选取合适的材料可以使叶片具有较好的机械性能和热稳定性，从而减少加工过程中的变形。

预处理包括对材料进行热处理、表面处理和退火等工艺，以使材料的晶粒尺寸均匀、组织结构稳定，降低加工时的内应力，减少变形的可能性。

在叶片加工过程中，工艺参数的优化也是控制变形的重要手段。

包括切削参数（如切削速度、进给量、切削深度等）、冷却润滑剂的选择和使用、刀具的选择和磨砺等。

通过调整工艺参数，可以降低切削温度、缩小加工变形的范围，从而保证叶片的精度和质量。

加工控制手段是控制叶片加工变形的关键措施之一。

加工过程中，需要采用合适的夹具和装夹方式，以保证叶片的固定和稳定性。

对于复杂结构的叶片，可以采用多道切削和多次翻转的方法，分段进行加工，减少单次切削对叶片的影响。

在加工过程中保持合理的加工速度和加工力度，避免过度切削和挤压变形。

质量监控也是叶片加工变形控制的重要手段之一。

通过在线监测和离线测量等手段，实时监测叶片的加工参数和几何尺寸，及时调整和校准加工设备，保证叶片的加工精度和几何形状的稳定性。

航空发动机叶片加工变形控制方法主要包括材料选取与预处理、工艺参数优化、加工控制手段以及质量监控等方面的措施。

通过合理的材料选取和预处理、优化的工艺参数、科学的加工手段和有效的质量监控，可以降低叶片加工过程中的变形，提高叶片的加工精度和质量。

航空发动机叶片加工变形控制方法【摘要】航空发动机叶片加工变形对发动机性能和寿命产生严重影响，因此控制叶片加工变形至关重要。

本文通过对叶片加工变形的原因进行分析，提出了一种有效的控制方法，并提出了工艺优化方案。

通过实验验证和数值模拟分析，验证了该方法的有效性和可行性。

本文的研究为航空发动机叶片加工变形控制提供了新的思路和方法，为提高发动机性能和延长使用寿命做出了贡献。

未来的研究方向可以进一步深入探讨叶片加工变形的机理和影响因素，完善控制方法和优化方案，以更好地应对航空发动机叶片加工变形的挑战。

【关键词】航空发动机叶片、加工变形、控制方法、工艺优化、实验验证、数值模拟分析、研究背景、研究意义、贡献、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景航空发动机叶片是飞机发动机中的重要部件，其性能直接影响到发动机的运行效率和安全性。

叶片的加工质量对发动机的整体性能有着重要影响，而叶片加工过程中可能会出现变形的问题，导致叶片的形状和尺寸偏离设计要求，进而影响发动机的性能。

叶片加工变形的主要原因包括加工过程中的机械载荷、热应力以及材料的变形特性等。

针对叶片加工中存在的变形问题，研究人员一直在探索各种控制方法和优化方案，以提高叶片加工的精度和稳定性。

通过实验验证和数值模拟分析等手段，可以进一步验证和优化叶片加工控制方法的有效性和可行性。

本文旨在探讨航空发动机叶片加工变形的控制方法，通过实验验证和数值模拟分析，提出工艺优化方案，为改善叶片加工质量和提高发动机性能提供参考。

未来的研究方向将重点关注叶片加工变形的机理研究和新型控制方法的探索，以进一步提升叶片加工的精度和效率。

1.2 研究意义航空发动机叶片作为发动机的重要组成部分，其性能直接影响到飞机的安全和性能。

叶片加工变形是影响叶片性能的一个重要因素，如果叶片加工变形控制不好，可能会导致叶片结构疲劳破坏、失衡等问题，进而影响到整个发动机的正常运行。

研究航空发动机叶片加工变形控制方法具有重要的理论意义和实践价值。

航空发动机叶片加工变形因素及控制措施摘要：作为飞机的核心构件，航空发动机叶片具有薄壁曲面属性，加工难度较大，一旦处理不当，会对发动机性能造成较大的负面影响。

为了保证加工精度，必须明晰叶片加工变形机理，采取针对性的措施进行控制。

基于此，对当下部分航空发动机叶片加工状况进行研究、整理和分析，阐述了影响航空发动机叶片加工变形的主要因素，并从装夹方式、加工工艺、参数设置、变形补偿等多个角度提出一些航空发动机叶片加工变形控制措施，用以减少航空发动机叶片加工变形程度，为相关工作人员提供理论参考。

关键词：航空发动机叶片；加工变形因素；控制措施；0引言航空航天事业的发展需要强大的工业实力支撑。

想要追求更加卓越的飞行性能和更加稳定节能的飞行状态，航空发动机零部件质量的提升是必要的。

其中航空发动机叶片在发动机运转过程中发挥着举足轻重的作用，参与了进气、压缩、燃烧、排放等多个阶段。

根据工作环境的不同，航空发动机叶片的数量、种类和结构有着一定的差异。

叶片的加工精度将会直接影响发动机的推进效率、推进稳定性和燃料损耗等。

然而现阶段部分工作人员在开展航空发动机叶片加工时仍存在一些问题如装夹方式不合理、参数设置偏差、冷却不到位等，导致加工时产生的切削力、残余应力、切削热等过大，再加上发动机叶片自身结构复杂、刚性较弱等特性影响，叶片自然而然容易发生加工变形问题。

为了满足发动机叶片的各项应用需求，应当全面梳理影响叶片加工变形的主观、客观因素，突破传统制造的思维框架，进一步优化加工工艺，获取最佳的加工参数，打开叶片加工新局面。

1航空发动机叶片加工变形因素分析1.1切削力因素切削力是引发航空发动机叶片加工变形的主要因素。

受刀具作用，叶片在切削过程中出现“让刀”问题，未能切除所要切除的部分。

待到叶片弹性恢复后，叶片所呈现出的加工精度实际是小于设计要求的精度，从而产生加工变形。

且由于航空发动机叶片属于复杂的薄壁曲面结构，极易受力不均匀，导致加工精度把控困难。

航空发动机叶片加工变形控制方法随着航空工业的不断发展和技术的不断进步，航空发动机的性能要求越来越高，部分航空发动机叶片的加工难度也日益增加。

在航空发动机的叶片加工过程中，加工变形是一个很重要的问题，如果无法得到控制，就会对航空发动机的性能产生负面影响。

因此，本文将介绍一种航空发动机叶片加工变形控制方法。

航空发动机叶片加工变形控制方法包括四个主要步骤：1）设计加工路径；2）计算加工中的变形；3）控制加工变形的方法；4）检验加工结果。

下面将对这四个步骤进行详细的介绍。

首先是设计加工路径。

在航空发动机叶片的加工过程中，加工路径的设计非常重要。

合理的加工路径不仅能够保证叶片的尺寸和形状的精度，还能够减小加工变形。

在设计加工路径时，应该考虑叶片的几何形状、材料的特性以及切削力等因素，并采用适当的刀具、切削参数和切削方式。

接下来是计算加工中的变形。

在设计好加工路径之后，需要进行变形分析。

变形分析是通过计算机模拟等手段，对叶片在加工中发生的变形和应变进行预测和分析。

在计算变形时，需要考虑材料的弹性模量、材料的屈服点、材料的塑性形变等因素。

通过分析得出的变形结果，对加工过程进行优化和调整。

第三个步骤是控制加工变形的方法。

在进行叶片加工时，要采取一些控制变形的措施。

其中最常用的方法是使用支撑夹具。

支撑夹具的作用是在加工过程中对叶片进行固定，防止叶片发生变形。

此外，还可以采用切削参数的调整、刀具的选择等措施来控制加工变形。

最后一个步骤是检验加工结果。

在进行叶片加工后，需要对加工结果进行检验。

检验结果可以通过量具、三坐标测量机等手段进行测量，检查叶片的尺寸和形状是否符合设计要求。

如果发现叶片存在变形，应该及时对加工过程进行优化和调整。

综上所述，航空发动机叶片加工变形控制方法是一个综合性的工艺问题。

在实际应用中，需要根据具体情况进行定制化的控制方案。

通过合理的加工路径设计、变形分析、加工变形控制和方案检验，可以有效地控制航空发动机叶片的加工变形，提高叶片的加工精度和性能。

航空发动机叶片加工变形控制方法航空发动机叶片加工是一项高精度加工技术，其加工精度要求对叶片轮廓、表面质量和尺寸精度等方面都要有较高的要求。

在加工过程中，叶片会受到多种因素的影响，如温度、振动、加工力等，导致叶片形状和尺寸的变化，从而影响其性能和寿命。

因此，如何进行有效的变形控制成为研究的热点问题之一。

针对航空发动机叶片加工变形控制问题，本文提出一种新的控制方法。

该方法基于智能传感器技术和自适应控制理论，通过实时监测叶片表面变形情况，快速反馈控制信号，实现对叶片加工变形的实时控制，提高加工精度和品质。

具体而言，该方法由以下几个步骤构成：1.建立数学模型在叶片加工过程中，叶片会受到多种载荷作用，从而导致叶片的变形。

因此，需要建立叶片变形的数学模型，分析不同载荷的影响程度，并预测叶片的变形情况。

2.安装智能传感器为了能够实时监测叶片表面变形情况，需要在叶片表面安装智能传感器。

智能传感器可以实时采集叶片表面的变形数据，并将数据传输给控制系统。

3.制定控制策略依据叶片变形模型、加工规程和加工目标，制定变形控制策略。

根据实时监测的叶片变形数据，系统会自动调整加工参数，如加工速度、切削深度、进给速度等，以控制叶片变形。

4.控制系统建模为实现自适应控制，需要构建控制系统模型。

在叶片加工过程中，控制系统会根据叶片表面的反馈信号进行控制，控制系统模型可以通过逆向思维建立，即先将加工目标和加工规程转化为控制系统输入，再将叶片表面变形数据作为控制系统输出。

5.实时监测和控制通过智能传感器实时监测叶片表面的变形情况，并将数据传输给控制系统。

控制系统根据数学模型和控制策略，实时调整加工参数，达到控制叶片变形的目的。

同时，控制系统也会自适应地调整控制策略，以适应不同的加工环境和变形情况。

航空发动机叶片加工变形控制方法引言航空发动机叶片是一个关键的部件，对于发动机的性能和可靠性有着重要影响。

在制造过程中，叶片会经历各种加工工艺和热处理过程，这可能会导致叶片的变形，从而对叶片的性能产生负面影响。

控制叶片的加工变形至关重要。

本文将介绍一种航空发动机叶片加工变形控制方法，该方法可以有效地减少叶片的加工变形，提高叶片的加工精度和性能。

一、叶片加工变形的原因叶片加工变形主要由以下几个方面的因素造成：1.材料变形：叶片的加工过程中会受到力的作用，这会导致材料的弹性变形。

加工过程中可能会产生割缘和气氛，这些都会对叶片材料产生应力，并导致材料的塑性变形。

2.热变形：叶片在加工过程中需要进行热处理，如退火、淬火等。

这些热处理过程会改变叶片的晶体结构和尺寸，从而导致热变形。

3.加工残留应力：加工过程中会产生残留应力，这些应力会引起叶片的变形，尤其是在各种工艺环节的连接处和叶片边缘。

4.设备和工艺问题：叶片加工过程中的设备和工艺参数的不稳定性会导致叶片的变形。

加工过程中的切削力不均匀、冷却液的温度和流量不稳定等。

为了减少叶片的加工变形，可以采取以下控制方法：1.选用合适的材料：选择适当的材料可以减少材料的变形。

比如选择具有较高的强度和硬度的材料，可以减少材料的弹性变形和塑性变形。

2.合理的工艺设计：在制造叶片时，需要综合考虑各个工艺环节的影响，合理设计工艺流程。

这包括刀具的选择、切削参数的确定、切削液的使用等。

通过优化工艺参数，可以减少叶片的变形。

3.加工过程控制：在加工过程中，需要对加工过程进行严格的控制。

需要定期检查和校准加工设备，确保其稳定性和精度。

要注意切削力的均匀分布，避免过大的切削力集中在叶片的某个区域，造成叶片的变形。

4.热处理控制：在进行热处理时，需要严格控制温度、时间和冷却速度等参数，以避免发生过热、过冷和过快的处理，造成叶片的热变形。

5.残余应力控制：加工过程中会产生一些残余应力，这些应力会引起叶片的变形。

整流叶片轴颈加工变形控制零件在加工过程中的变形，是不可避免的，但是如何采取相应的措施控制变形量，使所加工的零件尺寸满足图纸要求，是需要进行工艺技术研究的。

文章针对某整流叶片轴颈在加工中的变形问题，分析了叶片结构特点和轴颈加工变形的影响因素，提出了控制叶片轴颈加工变形的有效措施，满足弱刚性叶片轴颈加工的需求。

标签：叶片轴颈；弱刚性；变形；加工方法引言整流叶片是通过叶片缘板安装部位或轴颈装配在发动机的机匣中，为压气机转子叶片提供确定方向、流量的稳定压缩空气，使压气机转子叶片得到稳定的工作条件。

安装部位的尺寸精度，直接决定了叶片在机匣中的位置是否正确，是影响发动机性能的主要因素之一。

对于轴颈结构的叶片，一般的加工方法就是采用车或磨加工方法来保证其尺寸，但是对于细长轴、刚性弱的叶片轴颈加工，其加工变形问题，还没有很好的解决办法。

1 叶片结构及材料特点某发动机整流叶片，由上下轴颈和叶身型面组成，大端轴颈直径Ф7mm，长度30mm，小端轴颈Ф4mm，长度8mm，截面厚度的最大值为1.43，最大弦长22mm，叶片型面总长40左右，如图1所示。

这种结构尺寸造成该类叶片成为典型的弱刚性体零件，增加了叶片每个特征的加工难度，增大了加工变形系数。

该叶片采用的TC4钛合金属难加工材料，此材料是一种典型的α+β型两项合金，是当前最常用的叶片合金。

其材料特点是比强度高，具有较好的热强性和低温韧性，优良的耐腐蚀性能。

但因其弹性模量小，也具有变形不易消除的特性[1]。

2 工艺试验及变形因素分析叶片毛料为模锻件，叶身余量1.0mm，轴颈直径余量单面2mm，按照典型零件的常规加工工艺，首先是要将两端轴颈进行半精加工，作为叶身型面加工基准，然后进行叶身型面加工。

由于加工叶身型面时，会产生弯曲变形，因此引起两端轴颈的弯曲。

为了保证两端大小轴颈的尺寸精度和跳动要求，需要在叶身型面加工后，对两端大小轴颈进行磨削加工。

影响轴颈尺寸精度的工序，主要有叶片型面加工引起的轴颈变形及轴颈精加工工序的尺寸精度保证。