【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空发动机机械加工，特别涉及一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法。
技术介绍
1、航空发动机被称为现代工业“皇冠上的明珠”，其中，镍基铸造高温合金等难加工材料广泛应用于航空发动机中。由于航空发动机所需镍基铸造高温合金零件的品质要求较高、异型结构精密成型困难等问题，普遍对其采用磨削加工工艺进行加工。然而目前磨削加工主要靠人的技能和经验来参与控制，根据传统经验复制工艺、反复试磨加工，采用试错法，加工成本高，加工后零件表面质量稳定性差，零件加工过程也不稳定，同品质要求零件的再现性差，严重制约了航空发动机零件的研制进度。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，能够提升磨削加工工艺的稳定性，降低试错成本，同品质要求零件具有再现性。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，包括如下步骤：
4、s1：磨削加工可加工性分析，确定零件加工过程中某个需进行磨削加工的环节；
5、s2：根据某个需进行磨削加工的环节，设计初步零件加工工艺方案；
6、s3：对初步零件加工工艺方案进行仿真分析，根据仿真分析结果，进行第一次优化零件加工工艺方案；
7、s4：对第一次优化零件加工工艺方案进行现场验证，根据加工后的检测评价结果与仿真中对应数据对比，进行第二次优化零件加工工艺方案；
8、s5：将第二次
9、进一步的，s1包括：使用软件建立工序三维模型，采用家族零件几何特征，利用可加工性分析软件对零件几何特征进行识别，并对零件进行磨削加工可加工性分析，获得磨削加工可加工性分析报告，确定零件加工过程中某个需进行磨削加工的环节。
10、进一步的，s2包括：
11、s2.1：零件工步设计；
12、s2.2：制定零部件尺寸检测方案；
13、s2.3：利用离线编程工具，编制数控加工程序。
14、进一步的，s2.1包括：所述零件工步设计依据零件几何特征、磨削加工工艺标准、砂轮选用标准对零件的加工工艺进行设计；所述零件工步设计包括设备选型、夹具选型、滚轮方案设计以及砂轮选型，通过使能工具从资源库包括的设备库、工装库、滚轮库、砂轮库分别选择合适的设备、夹具、滚轮、砂轮，并确定滚轮设计方案；所述零件工步设计还包括从工艺基础数据库中选择加工参数。
15、进一步的，s2.3包括：离线编程工具通过使能工具调用工艺基础数据库以及资源库内的设备库、工装库、滚轮库、砂轮库以及特征模型库，依据工艺基础数据库包含的涵盖边界条件的数据、工艺编程策略、特征加工编程策略，以及设备库、工装库、滚轮库、砂轮库以及特征模型库对应的设备、夹具、滚轮、砂轮以及几何特征，以及工艺基础数据库内的加工参数、刀具参数、加工策略和加工方案，进行选择提取，建立尺寸变量计算模型，实现编制数控加工程序。
16、进一步的，s3中，对数控加工程序进行仿真，所述仿真分析包括几何仿真及物理仿真；所述几何仿真，通过使能工具将几何仿真库所需的机床、控制系统、工具模型、工件模型、毛坯模型、加工程序调入几何仿真软件进行碰撞、干涉、过切、欠切分析；所述物理仿真，包括加工变形仿真、表面质量仿真；通过物理仿真工具对零件模型进行网格化分、定义载荷类型、输入材料属性、设置边界条件并进行有限元求解，实现磨削加工残余应力及温度场物理仿真。
17、进一步的，s4包括：按照零件工步设计进行实际加工；选用具有典型特征的零件按照第一次优化零件加工工艺方案通过磨削机床进行加工，对加工后零件的几何精度和表面完整性指标按照零部件尺寸检测方案进行检测评价，并对砂轮磨损情况进行分析，根据检测评价结果以及砂轮磨损情况与仿真中对应数据对比，第二次优化零件加工工艺方案。
18、进一步的，s4的整个加工过程通过实时监控系统进行监控，所述实时监控系统电性连接有控制系统，控制系统与机床电性连接；实时监控系统对加工过程进行实时监控，采集加工过程的功率、振动、温度及冷却液流量过程数据，将所述过程数据反馈给控制系统，通过控制系统对加工设备发出指令，对加工过程进行实时优化，满足加工质量要求。
19、进一步的，所述检测评价包括零件尺寸检测评价、磨削加工表面完整性检测评价、磨削工具评价以及磨削加工系统评价；其中，所述磨削加工表面完整性检测评价包括表面粗糙度检测、表面/亚表面损伤检测、残余应力检测、烧伤及振纹检测评价；所述磨削工具评价包括砂轮磨损形式评价、砂轮寿命评价；所述磨削加工系统评价包括主轴功率、温度以及机床振动评价。
20、进一步的，所述典型特征的零件为叶片缘板、榫齿或叶冠。
21、本专利技术的有益效果是：
22、本专利技术通过上述正向工艺设计方法，由磨削加工可加工性分析入手，对零件设计工步进行仿真，再进行实际验证，进行优化，可应用在叶片的榫齿/缘板磨削，仿真加工后的尺寸精度及表面完整性；本专利技术支撑磨削加工的数字化智能化发展，提升磨削加工工艺的数字化、智能化水平，提升磨削加工工艺的稳定性及产品合格率，降低试错成本，并可以减少传统磨削加工中对操作人员经验的依赖；同时本专利技术对于推动燃气轮机、船用推动器等产品磨削加工工艺智能化发展也有广阔的市场需求和应用前景。采用本专利技术可使工艺一致性得到改善，降低废品率，节约成本。
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1.一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，其特征在于，S1包括：使用软件建立工序三维模型，采用家族零件几何特征，利用可加工性分析软件对零件几何特征进行识别，并对零件进行磨削加工可加工性分析，获得磨削加工可加工性分析报告，确定零件加工过程中某个需进行磨削加工的环节。
3.根据权利要求1所述的一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，其特征在于，S2包括：
4.根据权利要求3所述的一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，其特征在于，S2.1包括：所述零件工步设计依据零件几何特征、磨削加工工艺标准、砂轮选用标准对零件的加工工艺进行设计；所述零件工步设计包括设备选型、夹具选型、滚轮方案设计以及砂轮选型，通过使能工具从资源库内包括的设备库、工装库、滚轮库、砂轮库分别选择合适的设备、夹具、滚轮、砂轮，并确定滚轮设计方案；所述零件工步设计还包括从工艺基础数据库中选择加工参数。
5.根据权利要求3所述的一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方
6.根据权利要求1所述的一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，其特征在于，S3中，对数控加工程序进行仿真，所述仿真分析包括几何仿真及物理仿真；所述几何仿真，通过使能工具将几何仿真库所需的机床、控制系统、工具模型、工件模型、毛坯模型、加工程序调入几何仿真软件进行碰撞、干涉、过切、欠切分析；所述物理仿真，包括加工变形仿真、表面质量仿真；通过物理仿真工具对零件模型进行网格化分、定义载荷类型、输入材料属性、设置边界条件并进行有限元求解，实现磨削加工残余应力及温度场物理仿真。
7.根据权利要求1所述的一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，其特征在于，S4包括：按照零件工步设计进行实际加工；选用具有典型特征的零件按照第一次优化零件加工工艺方案通过磨削机床进行加工，对加工后零件的几何精度和表面完整性指标按照零部件尺寸检测方案进行检测评价，并对砂轮磨损情况进行分析，根据检测评价结果以及砂轮磨损情况与仿真中对应数据对比，第二次优化零件加工工艺方案。
8.根据权利要求7所述的一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，其特征在于，S4的整个加工过程通过实时监控系统进行监控，所述实时监控系统电性连接有控制系统，控制系统与机床电性连接；实时监控系统对加工过程进行实时监控，采集加工过程的功率、振动、温度及冷却液流量过程数据，将所述过程数据反馈给控制系统，通过控制系统对加工设备发出指令，对加工过程进行实时优化。
9.根据权利要求7所述的一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，其特征在于，所述检测评价包括零件尺寸检测评价、磨削加工表面完整性检测评价、磨削工具评价以及磨削加工系统评价；其中，所述磨削加工表面完整性检测评价包括表面粗糙度检测、表面/亚表面损伤检测、残余应力检测、烧伤及振纹检测评价；所述磨削工具评价包括砂轮磨损形式评价、砂轮寿命评价；所述磨削加工系统评价包括主轴功率、温度以及机床振动评价。
10.根据权利要求7所述的一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，其特征在于，所述典型特征的零件为叶片缘板、榫齿或叶冠。
...【技术特征摘要】
1.一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，其特征在于，s1包括：使用软件建立工序三维模型，采用家族零件几何特征，利用可加工性分析软件对零件几何特征进行识别，并对零件进行磨削加工可加工性分析，获得磨削加工可加工性分析报告，确定零件加工过程中某个需进行磨削加工的环节。
3.根据权利要求1所述的一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，其特征在于，s2包括：
4.根据权利要求3所述的一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，其特征在于，s2.1包括：所述零件工步设计依据零件几何特征、磨削加工工艺标准、砂轮选用标准对零件的加工工艺进行设计；所述零件工步设计包括设备选型、夹具选型、滚轮方案设计以及砂轮选型，通过使能工具从资源库内包括的设备库、工装库、滚轮库、砂轮库分别选择合适的设备、夹具、滚轮、砂轮，并确定滚轮设计方案；所述零件工步设计还包括从工艺基础数据库中选择加工参数。
5.根据权利要求3所述的一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，其特征在于，s2.3包括：离线编程工具通过使能工具调用对工艺基础数据库包括的涵盖边界条件的数据、工艺编程策略、特征加工编程策略、工艺基础数据库内的加工参数、刀具参数、加工策略和加工方案，例如叶片、磨床的结构、关键尺寸变量，砂轮参数、滚轮参数、装夹工装、磨削姿态、轨迹参数的工艺数据，以及资源库包括的设备库、工装库、滚轮库、砂轮库、特征模型库对应的设备、夹具、滚轮、砂轮、几何特征进行选择提取，编制数控加工程序。
6.根据权利要求1所述的一种航空发动机零件磨削加工正向工艺设计方法，其特征在于，s3中，对数控加工程序进行仿真，所述仿真分析包括几何仿真及物理仿真；所述几何仿真，通过使能工具将几何仿...
【专利技术属性】
技术研发人员：昂给拉玛，潘博，李远宾，孙雨婷，赵明，
申请(专利权)人：中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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