航空發(fā)動機(jī)的性能是體現(xiàn)該國工業(yè)實(shí)力的重要標(biāo)志，其數(shù)字化制造水平也是衡量該國先進(jìn)制造技術(shù)的重要標(biāo)志之一。離心葉輪是航空發(fā)動機(jī)關(guān)鍵部件之一，對其高效精密數(shù)控加工技術(shù)的研究，是提高現(xiàn)代先進(jìn)制造企業(yè)核心技術(shù)競爭力的重要手段。改革開放以來，隨著我國先進(jìn)制造技術(shù)的日益成熟，我國也自主研發(fā)了航空發(fā)動機(jī)，但其性能和穩(wěn)定性還與國外水平差距較大。離心葉輪是在一塊毛坯上對輪轂和葉片進(jìn)行整體加工，葉片為不可展直紋面，為了保證工作時(shí)氣流的徑向分布均勻，數(shù)控加工難度非常大，并由于其自身薄壁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，導(dǎo)致了葉片銑削過程加工變形誤差大、加工工藝參數(shù)不合理等問題。為了更好的解決上述離心葉輪在銑削加工中所存在的問題，本文建立銑削力預(yù)測模型對加工過程中銑削力進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，在此基礎(chǔ)上研究刀具與工件變形對加工精度和加工質(zhì)量的綜合影響以及加工工藝參數(shù)對加工效率和表面質(zhì)量的影響，進(jìn)而對其加工過程進(jìn)行集成優(yōu)化。本文采用正交試驗(yàn)方法、有限元方法、柔性迭代補(bǔ)償以及銑削試驗(yàn)，基于UG/Open GRIP、VERICUT、ANSYS、MATLAB等軟件平臺，深入研究葉輪葉片銑削加工中存在的問題。主要研究內(nèi)容如下：1)銑削力預(yù)測模型研究?；谡辉囼?yàn)方法，選定四項(xiàng)重要加工工藝參數(shù)對工件進(jìn)行銑削試驗(yàn)，使用線性回歸方程等手段計(jì)算銑削力系數(shù)，以此研究各項(xiàng)工藝參數(shù)對銑削力的影響規(guī)律；分別使用微元積分法和經(jīng)驗(yàn)公式法建立了圓錐球頭銑刀銑削力預(yù)測模型，對比兩個(gè)預(yù)測模型誤差值大小。2)基于加工變形誤差補(bǔ)償?shù)牡盾墐?yōu)化。對刀具和工件的三維幾何模型進(jìn)行特征分析，通過ANSYS軟件分別對刀具和工件在加工過程中各刀位點(diǎn)的變形進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，利用理論分析和數(shù)值計(jì)算變形結(jié)果對整體變形偏擺角進(jìn)行求解，最后采用柔性迭代補(bǔ)償法對葉片加工變形進(jìn)行補(bǔ)償并計(jì)算出新的刀位軌跡。3)離心葉輪葉片加工工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化。針對離心葉輪葉片加工效率低、加工質(zhì)量差、成本高等因素，以最大生產(chǎn)效率、最低生產(chǎn)成本以及最佳表面質(zhì)量為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，結(jié)合優(yōu)化設(shè)計(jì)理論根據(jù)加工環(huán)境限制確定優(yōu)化約束條件，建立離心葉輪加工工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化求解得到最優(yōu)設(shè)計(jì)變量值。