螺旋桨叶片加工变形实验研究与仿真分析

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1、分类号学号M201570584学校代码10487密级硕士学位论文螺旋桨叶片加工变形实验研究与仿真分析学位申请人：郭超勇学科专业：机械工程指导教师：彭芳瑜教授闫蓉副教授答辩日期：2017年05月13日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringExperimentalstudyandSimulationofmachiningdeformationonpropellerbladeCandidate:GuoChaoyongMajor:

2、MechanicalEngineeringSupervisor:Prof.PengFangyuA/Prof.YanRongHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay,2018华中科技大学硕士学位论文摘要螺旋桨是船舶推进器正常运转的核心部件，其质量和性能的好坏是影响舰船动力和稳定性的重要因素。螺旋桨缩比模型的加工精度影响其实验效果，也间接地影响着舰船的服役性能。螺旋桨缩比模型的叶片具有曲面结构复杂、叶片厚度小、悬伸长等特点，在铣削过程中由于受到铣削力的影响会产

3、生比较大的变形，因而难以控制其加工误差和达到较高的加工效率。本文以螺旋桨缩比模型为研究对象，制定了各个阶段的加工方案，实现了ANSYS与MATLAB联合仿真技术，并将其应用于叶片加工变形计算中，分析不同工况下叶片加工变形分布规律，并通过实验验证其可行性。针对螺旋桨缩比模型的结构特点，本文制定了相应的加工方案，对叶片分区加工选用不同的加工方法，对加工过程中的技术难题给予相应的解决措施。根据模型结构特点和精度要求选取适合的测量方案，并对测量结果进行处理分析。针对螺旋桨缩比模型加工过程建立曲面五轴加工的切削力模型，对叶片曲面点铣加工过程中的弹性变形计算方法进行

4、了研究。考虑切削力和弹性变形之间的耦合效应，建立了曲面叶片点铣加工过程中切削力与弹性变形之间的迭代关系。利用ANSYS与MATLAB之间的数据传递，编写了迭代计算程序，实现了考虑切削力与弹性变形相互影响的联合仿真。通过对螺旋桨缩比模型叶背精加工进行切削力系数标定，预测出叶背精加工过程的切削力。利用联合仿真技术对不同加工方式下叶背不同位置处精加工过程中弹性变形进行预测，并开展叶片加工实验验证了变形仿真的准确性。通过不同加工方式下叶背整体加工变形仿真计算，预测其加工变形的分布规律。将制定的加工方案和加工变形联合仿真技术应用某型螺旋桨缩比模型加工，通过优化走刀

5、方式的方法对叶片进行精加工，验证了加工变形规律预测的准确性和优化走刀方式的可行性。关键词：螺旋桨；叶片；五轴加工；加工变形；迭代；联合仿真I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTThepropelleristhecorecomponentofthevessel,thequalityandperformanceofwhichareimportantfactorstothevessel’spowerandstablity.Themachiningaccuracyofthepropellerscalemodelaffectstheresultofthetes

6、t,andindirectlyaffectstheserviceperformance.Thebladeofthepropellerscalemodelhasthecharactersofcomplicatedsurfacestructure,smallthicknessandlongoverhanging,anditmayproducemachiningdeformationcausedbycuttingforceduringmachiningprocess,whichleadsthatitisdiffculttocontrolthemachining

7、errorandimprovetheprocessingefficiency.Inthisdissertation,theresearchmainlyinvlovesthepropellerscalemodel,inwhichtheprocessingschemeofeachstageisdeveloped,thejointsimulationtechnologyofANSYSandMATLABsoftwareisachievedandappliedtothecalculationofdeformationoftheblade.Besides,thedi

8、stributionregularityofthedeformationofth