第8期 2016年8月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2016)080137-03
DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.08.037
航空发动机叶片专用制造装备设计研究
刘翠煜，钟建琳
（北京信息科技大学机电工程学院，北京100192）
No.8 Aug.2016
摘要：航天技术的竞争愈演愈烈，制造业作为国民经济的基础力量，是国际间竞争的关键性因素。叶片是飞行器发动机的重要组成部分，需具有高的精度和加工质量。文章以五轴联动叶片加工中心为例，对其结构构件进行了动态特性分析，并对薄弱环节进行了优化设计。最后通过优化前后结果对
比分析，验证了优化的合理性和可行性，为今后的设计提供了一定的参考。关键词：叶片；加工中心；动态特性；优化设计
中图分类号：TH113;TG506
文献标识码：A
Aero Engine Blade Eedicated Manufacturing Equipment Design Research
LIU Cui-yu,ZHONG Jian-lin
(School of Mechanical and Electrical Engineering, Beijing Information Science and Technology University, Beijing100192,China）
Abstract: The competition in aerospace technology is intensified and manufacturing strength as the basis of the national economy is a key factor in the international competition. Blades as an important part of the air-craft engine should have a high precision and processing quality. In this paper, taking the five-axis blades machining center as an example, the dynamic characteristics of its Structural members are analyzed and weak links are optimized. Finally, the results before and optimized are compared to verify the rationality and feasibility of the optimization and this conclusion provides a certain reference to the future optimized design.
Key words:blades;machining center;dynamic characteristics;optimization design
0引言
科学技术飞速发展，航空制造领域的先进性成为了影响国家国际地位的又一重要标志。航空发动机的叶片属于高、精、尖产品，多年来高精度和高表面质量的自由曲面零件的加工一直是制造业的难点。目前，国内、外对叶片制造进行了大量的研究，主要包括以下三个方面：①运用计算机分析手段对叶片进行多学科优化设计[14]；②优化叶片生产过程的加工工艺，选取适当加工参数和加工方法；③提高叶片制造设备的性能，保证其加工质量。其中，提高制造装备研究的主要手段之一就是机床动态特性研究。本文即从改善制造装备人手，通过应用计算机辅助软件对某单位自主研发的航空发动机叶片专用生产设备的主要结构进行分析和优化来提高机床的动态特性，改善叶片加工质量。验证合理的优化设计，不但提高了本台机床的性能，为今后机床结构的设计尤其是主要受力部位设计也提供了一定的参考。
收稿日期：2015-09-16
·基金项目：国家重大专项资助项目（2013ZX0400-1061)）
机床设计 1
研究发现，产品的制造成本超过70%是在设计阶段被决定的，但设计阶段的成本仅占整个开发阶段的 6%，由此可见设计阶段对产品的发展十分重要[3]。机床是制造业的基本装备，其设计可以划分为产品规划、方案设计、技术设计和工艺设计四个阶段。传统的设计方法在功能、周期及成本方面已经无法满足新的需求。现代设计理论采用先进的CAD/CAE技术，结合有限元对产品进行分析、优化，省去了产品样机反复试制、测试及改进过程，提高产品的动态性能的同时，有效缩短了设计周期，实现了企业低成本快速响应市场、产品批量化生产及大规模生产条件下的个性化需求(6)。
叶片加工中心设计 2
叶片是发动机结构及功能实现的主要组成部件，其形状、强度以及抗热疲劳等性能决定了发动机的工
作者简介：刘翠煜（1989一），女，石家庄人，北京信息科技大学硕士研究生，研究方向为机械制造及自动化，（E-mail)liucuiyu0311@163.com 万方数据