GH4169叶片表面粗糙度和残余应力的砂布轮抛光工艺参数区间优选

淮文博,史耀耀,杜羽寅,贾楠

(1. 西安理工大学 工程训练国家级实验教学示范中心,西安 710054;2.西北工业大学 机电学院,西安 710072)

GH4169具有强度高、热稳定性好、耐腐蚀性强、高温热疲劳性能优异等综合性能,可在高温下长期有效工作,是航空发动机叶片的主要生产材料[1],但是在铣削过程中切削力大、切削温度高、刀具磨损严重,加工表面粗糙度和残余应力大[2],表面完整性难以保证[3],导致叶片在高温高压环境下容易疲劳失效、变形或断裂[4],其后果不堪设想。因此,铣削成型的叶片需要采用抛光技术切除微小余量获得符合技术要求的表面粗糙度[5]和良好的表面残余应力,以此提高叶片耐疲劳性和表面摩擦性能[6],进而提高航空发动机性能和使用寿命。西北工业大学以砂布轮为弹性磨具,在自主研发的专用五轴联动抛光机床上实现了整体叶盘的柔性自适应抛光,并且建立了抛光力和粗糙度预测模型[6],提出了弹性磨具抛光轨迹规划方法[7],通过试验方法获得了表面粗糙度工艺参数优选区间[8]和残余应力工艺参数优化组合[4],为单目标控制提供了依据。

表面完整性是综合性评价指标,所以在选取工艺参数时不能单方面考虑表面粗度或残余应力;应该按抛光工艺参数对各个指标影响的显著程度来选取,确保每个质量指标都尽可能符合技术要求。但是,目前还未获得以抛光表面粗糙度和抛光表面残余应力为双目标的工艺参数优选区间。

灵敏度分析法[9-10]被广泛应用在机械加工工艺参数区间优化中,但该方法仅能反映目标的稳定性却不能反映其变化范围;区间算法[11](Interval arithmetic)建模复杂,运算量大。……