引論：我們?yōu)槟砹?3篇航空發(fā)動機(jī)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
發(fā)動機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)模型的定義
以下對發(fā)動機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)在時(shí)間條件約束下的物料、工藝、檢驗(yàn)等信息進(jìn)行定義。定義1：航空發(fā)動機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)模型，C={M，PAC，R，T}。其中M為物料信息集合、PAC為工檢信息集合、R為關(guān)系集合、T為時(shí)間。當(dāng)物料信息集合為整臺發(fā)動機(jī)的物料信息時(shí)，C表示單臺次發(fā)動機(jī)T時(shí)刻的技術(shù)狀態(tài)；當(dāng)物料信息為整臺發(fā)動機(jī)物料信息子集時(shí)，C表示相應(yīng)部件、組件等的技術(shù)狀態(tài)。定義2：物料節(jié)點(diǎn)集合M：航空發(fā)動機(jī)某一時(shí)刻物料集合為：M={m1，m2，m3…，mn}，n∈N，N為自然數(shù)；mi={IDmi，a1，a2，a3，…，ak}，k∈N，mi∈M。M中mi可以是產(chǎn)品、部件、組件或者零件，為產(chǎn)品任意級物料節(jié)點(diǎn)。mi中IDmi為物料節(jié)點(diǎn)的唯一標(biāo)識，a1，a2，a3，…，ak為這一物料節(jié)點(diǎn)屬性，比如關(guān)鍵尺寸、物料壽命、是否為關(guān)重件的標(biāo)識等，可靈活的根據(jù)需要進(jìn)行實(shí)例化。定義3：工檢信息集合PAC：PAC={pac0，pac1，pac2，…，pacl}，l∈N；Paci={IDpaci，b1，b2，b3，…，bl}，t∈N，paci∈PAC。由上面的分析可知，雖然物料信息和工藝信息節(jié)點(diǎn)不是同級一對一的關(guān)系，對于具體的發(fā)動機(jī)產(chǎn)品，工藝及檢驗(yàn)信息節(jié)點(diǎn)也總是伴隨著唯一的物料節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)，這里不妨將相對應(yīng)的兩種節(jié)點(diǎn)合并為工藝及檢驗(yàn)信息節(jié)點(diǎn)，也是適應(yīng)了許多先進(jìn)發(fā)動機(jī)制造廠商實(shí)行的“工檢合一”的需要。對于每一個(gè)工藝及檢驗(yàn)信息節(jié)點(diǎn)paci，IDpaci為工藝及檢驗(yàn)信息節(jié)點(diǎn)的唯一標(biāo)識。類似于定義1，b1，b2，b3，…，bt亦為paci（1≤i≤l）工藝信息節(jié)點(diǎn)的屬性，當(dāng)paci為不同級別的工藝信息節(jié)點(diǎn)時(shí)，屬性可以實(shí)例化為工藝版本、關(guān)鍵工序標(biāo)識等。當(dāng)paci為工序級節(jié)點(diǎn)，若bj={IDbj，CheckContentbj，CheckStandardbj，CheckValuebj}表示一個(gè)子檢驗(yàn)項(xiàng)，其中，IDbj唯一標(biāo)識了該子檢驗(yàn)項(xiàng)，CheckContentbj為子檢驗(yàn)項(xiàng)的具體內(nèi)容，CheckStandardbj為檢驗(yàn)項(xiàng)的規(guī)定值，CheckValuebj為檢驗(yàn)項(xiàng)的實(shí)際值，該屬性可給出單件產(chǎn)品由于每次裝配產(chǎn)生的檢驗(yàn)項(xiàng)信息，一般表示執(zhí)行一個(gè)工步產(chǎn)生的檢驗(yàn)信息。定義4：關(guān)系集合R=MR∪PR∪MPR其中：MR={r|r=（mi,mj）,若堝mi和mj的父子關(guān)系，mi,mj∈M};PR={r|r=（paci,pacj）,若堝paci和pacj的父子關(guān)系，paci,pacj∈PAC}；MPR={r|r=（mi，pacj），若堝mi和pacj的對應(yīng)關(guān)系，mi∈M，pacj∈PAC}；該集合可以確定出技術(shù)狀態(tài)模型中存在的物料信息節(jié)點(diǎn)之間、工藝及檢驗(yàn)信息節(jié)點(diǎn)之間、物料信息節(jié)點(diǎn)與工藝及檢驗(yàn)信息節(jié)點(diǎn)之間三種關(guān)系。圖2展示了一個(gè)簡化了的技術(shù)狀態(tài)模型的具體例子，該模型具有三層物料信息結(jié)構(gòu)。左面的部分為單臺發(fā)動機(jī)產(chǎn)品的物料狀態(tài)，右邊的部分為與之相對應(yīng)物料的工檢信圖1航空發(fā)動機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)息，用連線表示存在相關(guān)的關(guān)系。
發(fā)動機(jī)裝配技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)模型的基本操作
篇2
Key words: aero-engine；fuel system；digital electronic control；plan
中圖分類號：V233文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2011）17-0023-02
0引言
航空發(fā)動機(jī)的燃油系統(tǒng)用來供給發(fā)動機(jī)主燃燒室和加力燃燒室的燃油，數(shù)子電子控制時(shí)，工況燃油流量受電子控制器控制，并要求其在所有工作狀態(tài)下，保證供給發(fā)動機(jī)燃油并自動調(diào)節(jié)供入發(fā)動機(jī)主燃燒室所需的燃油量。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，液壓機(jī)械備份調(diào)節(jié)系統(tǒng)可平穩(wěn)同步接替數(shù)控系統(tǒng)工作自動調(diào)節(jié)主燃油流量。
1調(diào)節(jié)規(guī)律實(shí)現(xiàn)
現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)大都為雙轉(zhuǎn)子，且多為全權(quán)限數(shù)控系統(tǒng)。為了保持左、右發(fā)動機(jī)的匹配性，討論發(fā)動機(jī)全權(quán)限數(shù)控系統(tǒng)演示驗(yàn)證樣機(jī)采用的調(diào)節(jié)規(guī)律跟原液壓機(jī)械調(diào)節(jié)規(guī)律基本一致。
1.1 穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)計(jì)劃發(fā)動機(jī)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)計(jì)劃見表1。當(dāng)?shù)蛪恨D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速N1
1.2 過渡態(tài)調(diào)節(jié)計(jì)劃
1.2.1 起動控制
2主燃油供油裝置控制回路分析
圖1為某型數(shù)控發(fā)動機(jī)主燃油控制邏輯原理圖。
航空發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)在工作時(shí)，電子控制器將理論上計(jì)算的燃油流量對應(yīng)的隨動活塞位置電信號輸出到電液伺服閥，通過電液伺服閥來控制隨動活塞的位置，隨動活塞的位置由LVDT反饋給電子控制器，這樣便構(gòu)成閉環(huán)回路。當(dāng)兩者有差值時(shí)就繼續(xù)輸出信號直止驅(qū)動隨動活塞到給定位置，通過改變斜盤角度來控制燃油流量。圖2給出了高壓可變柱塞泵在不同轉(zhuǎn)速下，LVDT電量與燃油流量、高壓可變柱塞泵轉(zhuǎn)速之間的二維關(guān)系曲線。
由圖2中曲線可看出，在高壓可變柱塞泵轉(zhuǎn)速一定的情況下，燃油流量隨LVDT電量的增加而增大；當(dāng)LVDT電量一定時(shí)，隨著柱塞泵轉(zhuǎn)速的增加，燃油流量也在增大。從發(fā)動機(jī)的工作情況來看，柱塞泵是由發(fā)動機(jī)高壓轉(zhuǎn)子經(jīng)多級減速后而帶轉(zhuǎn)，其減速比為定值2.561，柱塞泵轉(zhuǎn)速的大小也代表著高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的大小。當(dāng)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增大時(shí)，發(fā)動機(jī)所需的熱能也要增大即燃油流量在增大。從該曲線可以看出，發(fā)動機(jī)的燃油系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)較好的控制。
參考文獻(xiàn)：
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[2]馮正平，孫健國.航空發(fā)動機(jī)小偏差狀態(tài)變量模型的建立方法.推進(jìn)技術(shù),Vol.22，No.1，2001.
篇3
在航空發(fā)動機(jī)研制過程中，要經(jīng)過大量整機(jī)試驗(yàn)和科研試飛才能最終確定燃油與控制系統(tǒng)的性能、可靠性和操縱性。在整機(jī)試驗(yàn)和科研試飛中，臺面儀表僅顯示了發(fā)動機(jī)狀態(tài)和告警參數(shù)，幾乎沒有監(jiān)控顯示燃油與控制系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)。如果不對燃油與控制系統(tǒng)進(jìn)行測試改裝，在整機(jī)試驗(yàn)和科研試飛中則無法預(yù)估燃油與控制系統(tǒng)的安全可靠性，也不利于燃油與控制系統(tǒng)的故障排查。為了降低整機(jī)試驗(yàn)和科研試飛的風(fēng)險(xiǎn)，必須加強(qiáng)燃油與控制系統(tǒng)的全面監(jiān)控，保障試驗(yàn)安全可靠的進(jìn)行。
2 燃油與控制系統(tǒng)組成
燃油與控制系統(tǒng)主要由離心式增壓泵、低壓燃油濾、燃油調(diào)節(jié)器、電子控制器、燃滑油散熱器、超轉(zhuǎn)放油閥、各類傳感器及電纜等附件組成。
3 燃油系統(tǒng)測試
燃油系統(tǒng)由離心式增壓泵、低壓燃油濾、燃油調(diào)節(jié)器、燃滑油散熱器及超轉(zhuǎn)放油閥等附件組成，其作用是將燃油輸送到燃燒室，保證航空發(fā)動機(jī)各種工作狀態(tài)下所需的燃油。飛機(jī)或臺面儀表僅監(jiān)控燃油濾堵塞和燃油壓力低兩個(gè)發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)告警信號。因此，必須對燃油系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的測試改裝，才能全面監(jiān)控燃油系統(tǒng)的工作狀態(tài)，保證試驗(yàn)安全進(jìn)行。
3.1增壓泵進(jìn)出口燃油壓力和燃油溫度的測試
燃油系統(tǒng)組成元件，尤其是燃油調(diào)節(jié)器只能在特定的進(jìn)口燃油壓力和溫度范圍內(nèi)正常工作，否則工作異常，給發(fā)動機(jī)正常工作造成一定的影響。通過對增壓泵進(jìn)出口燃油壓力和溫度進(jìn)行測試監(jiān)控，可以避免燃油系統(tǒng)在燃油壓力和溫度規(guī)定值外工作，如圖1所示。燃油壓力開關(guān)雖然具有燃油壓力低告警功能，但是不能對燃油壓力數(shù)值進(jìn)行監(jiān)控。通過在燃油壓力開關(guān)和燃油管路連接處增加一個(gè)三通的管接頭，既不影響燃油壓力低告警功能，又可以監(jiān)控燃油壓力的實(shí)際值。在試驗(yàn)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)增壓泵后燃油壓力數(shù)值異常，便提醒操作員降低飛行高度或者打開飛機(jī)油箱增壓泵，避免造成不必要的損失。
3.2計(jì)量燃油流量和計(jì)量燃油壓力的測試
燃油系統(tǒng)首要的任務(wù)就是保證航空發(fā)動機(jī)各種工作狀態(tài)下的燃油需求，燃油調(diào)節(jié)器便是完成該任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電子控制器根據(jù)發(fā)動機(jī)狀態(tài)輸出計(jì)量油針給定信號至泵調(diào)節(jié)器，泵調(diào)節(jié)器接收到信號后輸出相應(yīng)的燃油，并將計(jì)量油針反饋信號傳輸給電子控制器。泵調(diào)節(jié)器理論供油流量和實(shí)際供油流量有一定的誤差，誤差超出一定范圍時(shí)就會影響發(fā)動機(jī)正常工作。通過對泵調(diào)節(jié)器出口對計(jì)量燃油流量和燃油壓力進(jìn)行測試監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)泵調(diào)節(jié)器實(shí)際供油流量和理論供油流量的對比分析，實(shí)時(shí)監(jiān)控泵調(diào)節(jié)器的工作特性。當(dāng)發(fā)動機(jī)出現(xiàn)超轉(zhuǎn)現(xiàn)象時(shí)，電子控制器控制超轉(zhuǎn)放油閥按照既定規(guī)律工作，可以避免飛機(jī)因發(fā)動機(jī)超轉(zhuǎn)停車而失去動力。在超轉(zhuǎn)放油閥出口測試監(jiān)控燃油特性，不但可以監(jiān)控超轉(zhuǎn)放油閥的工作狀況，也可以監(jiān)控發(fā)動機(jī)噴嘴前的燃油壓力。
4控制系統(tǒng)測試
控制系統(tǒng)集信號采集與處理、故障診斷與對策、控制方法與控制規(guī)律于一體，主要由傳感器、電纜和電子控制器等組成，其中電子控制器軟件和硬件結(jié)合在一起成為控制系統(tǒng)的核心部件。
在正常使用過程，電子控制器將發(fā)動機(jī)狀態(tài)參數(shù)和控制系統(tǒng)故障告警信號輸送至臺面儀表，但是傳感器和電子控制器的工作特性無法監(jiān)控。為了在整機(jī)試驗(yàn)和科研試飛時(shí)，實(shí)時(shí)掌握控制系統(tǒng)工作狀態(tài)，便于故障的排查和分析，可以對控制系統(tǒng)進(jìn)行測試改裝，具體如圖2所示。在電子控制器方案設(shè)計(jì)時(shí)，便充分考慮了整機(jī)試驗(yàn)和科研試飛測試改裝的需要，對其通訊端口進(jìn)行了余度設(shè)計(jì)。
在發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗(yàn)時(shí)，電子控制器和監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)動機(jī)及控制系統(tǒng)工作狀態(tài)。監(jiān)控計(jì)算機(jī)能實(shí)時(shí)顯示信號參數(shù)及試驗(yàn)曲線、開關(guān)量狀態(tài)、故障告警信息等，還具有數(shù)據(jù)存儲功能，具體如圖3所示。
在科研試飛時(shí)，電子控制器可以和飛機(jī)遙測系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，但是飛機(jī)遙測系統(tǒng)只能將少量關(guān)鍵信息傳輸至地面監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動機(jī)及控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過將整機(jī)試驗(yàn)監(jiān)控計(jì)算機(jī)通訊接口處安裝一個(gè)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄儀，可以詳細(xì)記錄存儲試驗(yàn)過程燃油與控制系統(tǒng)的信息，以便進(jìn)行曲線回放和分析，也為燃油與控制系統(tǒng)安全性評估及故障排查提供依據(jù)。
5 試驗(yàn)驗(yàn)證
燃油與控制系統(tǒng)隨發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗(yàn)過程中，出現(xiàn)發(fā)動機(jī)起動失敗現(xiàn)象。經(jīng)過對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)燃油與控制系統(tǒng)實(shí)際供油流量比理論供油流量低，引起發(fā)動機(jī)起動失敗，如圖4所示。
燃油與控制系統(tǒng)隨發(fā)動機(jī)裝飛機(jī)科研試飛時(shí)，控制系統(tǒng)向飛機(jī)座艙儀表輸出導(dǎo)葉電磁閥故障。通過分析控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄儀存儲的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)因?qū)~給定信號和反饋信號偏差超出規(guī)定值，引起控制系統(tǒng)報(bào)導(dǎo)葉電磁閥故障。
6 結(jié)語
通過對航空發(fā)動機(jī)燃油與控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行測試監(jiān)控，可以全面掌控在航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗(yàn)和科研試飛中燃油與控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，也能預(yù)先評估燃油與控制系統(tǒng)的安全可靠性，保證試驗(yàn)順利進(jìn)行。測試監(jiān)控存儲的數(shù)據(jù)也為燃油與控制系統(tǒng)的故障排查和分析提供了依據(jù)，保障航空發(fā)動機(jī)燃油與控制系統(tǒng)研制工作順利開展。
參考文獻(xiàn)：
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[3] 廉小純，吳虎.航空發(fā)動機(jī)原理[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2006.
篇4
Abstract：In order to overcome the modeling errors existing in the controller design of flight control system and the influence of interference during the flight， this paper completed the controller of a certain type battle fuel machine control system by adopting LQG/LTR robust control method. And in order to improve the control precision of the fighter and to solve the limitations of selection of the weight matrix Q and R， genetic algorithm was added to find the optimal online . Simulation results show that， compared with PID controller based on genetic algorithm， LQG/LTR control system based on genetic algorithm has good robustness， rapid response， and high control accuracy， which can meet the flight control requirements of the fighter.
Key words：LQG/LTR；robust control；genetic algorithm；PID；Matlab/Simulink
1引言
航空發(fā)動機(jī)是一個(gè)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜、工作環(huán)境極為惡劣、強(qiáng)非線性的被控對象。在實(shí)際工作過程中， 航空發(fā)動機(jī)特性會隨著負(fù)荷或飛行條件的變化而發(fā)生變化。近年來，航空發(fā)動機(jī)控制性能改善方面發(fā)展了許多新方法，文獻(xiàn)[1]針對航空發(fā)動機(jī)分布式控制系統(tǒng)，提出了基于魯理論容錯(cuò)控制，針對系統(tǒng)的參數(shù)擾動，不確定時(shí)延等不確定性問題進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，取得了良好的控制效果；文獻(xiàn)[3]針對發(fā)動機(jī)的非線性和不確定性，采用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近系統(tǒng)的方法，驗(yàn)證了其有效性；文獻(xiàn)[4]采用基于遺傳算法的PID控制具有良好的尋優(yōu)特性，在不同飛行條件下獲得了較好的控制效果；文獻(xiàn)[5]通過遺傳算法對LQR權(quán)矩陣Q和R進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而提升控制效果?？梢?，遺傳算法在航空發(fā)動機(jī)控制過程中，因其具有良好的尋優(yōu)性，同時(shí)克服了單純形法對參數(shù)初值的敏感性的優(yōu)勢，應(yīng)用比較廣泛，且取得了良好的尋優(yōu)效果。
LQG/LTR（Linear Quadratic Gaussian with Loop Transfer Recovery）方法作為魯棒控制系統(tǒng)中，研究比較多的方法，這種設(shè)計(jì)方法具有計(jì)算簡單，控制器結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性能好等優(yōu)點(diǎn)，在工程應(yīng)用中價(jià)值很高。本文采用LQG/LTR控制方法，利用遺傳算法在線尋優(yōu)，設(shè)計(jì)了某型戰(zhàn)斗機(jī)的燃油控制系統(tǒng)的控制器，分別用該方法和基于遺傳算法的PID控制方法等對不同馬赫數(shù)和高度下的飛行情況進(jìn)行仿真，同時(shí)為了驗(yàn)證該算法對系統(tǒng)參數(shù)攝動不確定性，也進(jìn)行了相關(guān)仿真。
2基于遺傳算法的LQG/LTR控制器的設(shè)計(jì)
基于遺傳算法的LQG/LTR控制方法，包括LQG/LTR控制器設(shè)計(jì)，同時(shí)與遺傳算法結(jié)合，適應(yīng)度函數(shù)選取跟誤差積分以及u2（t）相關(guān)，同時(shí)增加了懲罰手段，減少階躍響應(yīng)超調(diào)量。通過遺傳算法迭代，對權(quán)矩陣Q和R進(jìn)行優(yōu)化進(jìn)而得到最優(yōu)的狀態(tài)反饋矩陣，代入simulink仿真模塊，進(jìn)而得到仿真結(jié)果。
2.1LQG/LTR控制器的設(shè)計(jì)
LQG/LTR是近年來魯棒控制發(fā)展的重要理論之一，可應(yīng)用于單輸入-單輸出（SISO），也可應(yīng)用于多輸入-多輸出（MIMO）系統(tǒng)，它以分離原理為核心。通過設(shè)計(jì)一個(gè)Kalman濾波器和一個(gè)最優(yōu)反饋控制器來完成。
選擇合適的參數(shù)W，V使圖1中的I′處卡爾曼濾波器的回比函數(shù)HI′的奇異值曲線形狀滿足系統(tǒng)的魯棒性要求；再設(shè)計(jì)一個(gè)LQR調(diào)節(jié)器，通過調(diào)節(jié)Q，R直至I處的HI的主增益曲線足夠地趨近于卡爾曼濾波器回比函數(shù)HI′的主增益曲線。因此，應(yīng)用LQG/LTR設(shè)計(jì)方法時(shí)，只需要設(shè)計(jì)好I'處的卡爾曼濾波器的回比函數(shù)，然后通過LTR就可以使系統(tǒng)性能得到保證。但是一般情況下，LQR調(diào)節(jié)器中的Q，R權(quán)矩陣的選擇是通過專家經(jīng)驗(yàn)，一步步試驗(yàn)得到，工程計(jì)算量大，實(shí)際上很難達(dá)到最優(yōu)，論文在這個(gè)問題上加入了遺傳算法進(jìn)行在線尋優(yōu)。
2.3遺傳算法多目標(biāo)尋優(yōu)
LQG/LTR設(shè)計(jì)方法中，決定閉環(huán)系統(tǒng)性能的回比矩陣奇異值圖的形狀只能通過對LQR加權(quán)矩陣Q和R的不同選擇來調(diào)整，如何去選擇，并沒有解析方法，只能定性的去選擇矩陣參數(shù)，實(shí)際上很難達(dá)到最優(yōu)，故調(diào)整范圍有一定的局限性，直接影響了控制性能和魯棒穩(wěn)定性。為克服該局限性，本文提出一種LQG/LTR改進(jìn)方案。
論文應(yīng)用遺傳算法，將LQG/LTR方法中的LQR調(diào)節(jié)器權(quán)矩陣Q和R作為優(yōu)化對象，以控制系統(tǒng)的e（t），u（t），ts（階躍響應(yīng)上升時(shí)間）作為性能指標(biāo)，組成適應(yīng)度函數(shù)，通過全局搜索能力，對加權(quán)矩陣進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高LQR的設(shè)計(jì)效率和性能。圖2為基于遺傳算法的LQG/LTR控制的流程圖。
從上述仿真曲線可知：
1）由圖4.1可看出，隨著種群代數(shù)的不斷增加，最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度函數(shù)值不斷的減小，也就是說，遺傳算法搜索到的適應(yīng)度函數(shù)值也越來越小，更符合我們的控制要求。
2）由圖4.2可明顯看出，基于遺傳算的LQG/LTR控制下的系統(tǒng)階躍響應(yīng)時(shí)間很快，波形穩(wěn)定，沒有穩(wěn)態(tài)誤差，上升時(shí)間有明顯的優(yōu)勢。同時(shí)，四種飛行條件下的曲線對比，階躍響應(yīng)并沒有隨著馬赫數(shù)和高度的增加而呈現(xiàn)明顯的趨勢變化，但在馬赫數(shù)為0，高度為0 km的情況下，控制效果更好，響應(yīng)時(shí)間更快。
3）由圖4.3至圖4.6可看出，曲線①控制效果一般，響應(yīng)時(shí)間較其他兩種控制方法較長，只有在圖3情況下，響應(yīng)時(shí)間最快，但是卻有明顯的超調(diào)現(xiàn)象；曲線②控制效果較好，響應(yīng)時(shí)間較長，但是一直沒有超調(diào)不明顯；曲線③控制效果最好，響應(yīng)時(shí)間最短，超調(diào)也不明顯，沒有穩(wěn)態(tài)誤差。
4）圖4.8和圖4.9可看出，即使是在參數(shù)不確定的情況下，基于遺傳算法的LQG/LTR控制仍然能夠保持很好的控制效果，具有很好的魯棒性和抗干擾能力。
5）根據(jù)不同馬赫數(shù)和高度下四個(gè)系統(tǒng)的控制效果參數(shù)對比，以及對其參數(shù)不確定性和外部干擾仿真，基于遺傳算法的LQG/LTR控制均具有比較良好的控制效果，具有很好的魯棒性和抗干擾能力。
5結(jié)論
本文通過LQG/LTR方法，設(shè)計(jì)了模型戰(zhàn)斗機(jī)的燃油系統(tǒng)的控制器，解決了LQG/LTR在設(shè)計(jì)LQR調(diào)節(jié)器時(shí)，權(quán)矩陣Q和R的選取困難的問題，提出了基于遺傳算法的LQG/LTR控制算法，并與經(jīng)典控制理論基于遺傳算法的PID控制算法相比較，進(jìn)行了不同飛行條件下的控制試驗(yàn)，同時(shí)針對航空發(fā)動機(jī)建模的參數(shù)不確定性以及外部干擾試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果證明，基于遺傳算法的LQG/LTR控制不僅魯棒性好，控制精度高，而且階躍響應(yīng)靈敏，反應(yīng)快速，同時(shí)具有很好的抗干擾能力，更能滿足戰(zhàn)斗機(jī)快速反應(yīng)的要求，具有很好的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景。
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篇5
發(fā)動機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，氣流會沿壓氣機(jī)軸向發(fā)生低頻率高振幅的氣流震蕩，這種震蕩會帶動壓氣機(jī)的葉片產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動，使葉片在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞或斷裂，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)流道受損，嚴(yán)重導(dǎo)致報(bào)廢。所以消喘系統(tǒng)的完好性對發(fā)動機(jī)至關(guān)重要。
2 發(fā)動機(jī)消喘系統(tǒng)工作原理
2.1 消喘系統(tǒng)的功用
發(fā)動機(jī)出現(xiàn)喘振時(shí)能自動退出喘振狀態(tài)，所采取的措施如下：（1）短時(shí)間接通消喘系統(tǒng)的同時(shí)，轉(zhuǎn)動高壓壓氣機(jī)可調(diào)導(dǎo)向器葉片；（2）增大尾噴口臨界截面積；（3）接通遭遇起動，隨后恢復(fù)發(fā)動機(jī)原來的工作狀態(tài)。
2.2消喘系統(tǒng)的組成
（1）綜合調(diào)節(jié)器。綜合調(diào)節(jié)器防喘保護(hù)通道的功用是，當(dāng)發(fā)動機(jī)出現(xiàn)喘振和超溫時(shí)，通過控制發(fā)動機(jī)燃油通道和幾何通道，來消除發(fā)動機(jī)喘振和超溫，并將發(fā)動機(jī)恢復(fù)到原穩(wěn)定狀態(tài)。（2）空氣壓力受感部。空氣壓力受感部接收高壓壓氣機(jī)后的空氣總壓（P02）和靜壓（P2），并把空氣總壓和靜壓輸送到喘振信號器。安裝位置在高壓壓氣機(jī)九級整流葉片中間的通道內(nèi)。（3）喘振信號器。喘振信號器為變壓器式，測量壓差工作范圍0.1～2.2f/2。測量壓差PCK的數(shù)值和符號，并向防喘保護(hù)裝置傳輸電信號。安裝位置在外涵道前機(jī)匣上。（4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通過接收喘振信號，完成一系列消喘動作。
2.3 消喘系統(tǒng)電氣附件工作過程
當(dāng)發(fā)動機(jī)出現(xiàn)喘振征兆時(shí)，喘振信號器的輸出電壓發(fā)生變化，該輸出電壓被傳輸?shù)桨l(fā)動機(jī)綜合調(diào)節(jié)器的防喘保護(hù)裝置。
喘振信號器的輸出電壓有兩個(gè)分量：正比于壓差平均值PCK1的不變分量和正比于壓力脈動PCK2的交變分量。在防喘保護(hù)裝置內(nèi)，按照PCK1和PCK2來測量輸出電壓。
如果高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速n2
在解除“К1”指令后，“К1”指令在發(fā)動機(jī)起動自動器內(nèi)保持（8±1.6）秒。當(dāng)n2
2.4消喘系統(tǒng)機(jī)械液壓部分工作過程
2.4.1噴管臨界截面面積重調(diào)機(jī)構(gòu)的工作
當(dāng)發(fā)動機(jī)消除喘振系統(tǒng)工作時(shí)，油泵調(diào)節(jié)器輸出定壓油信號，該定壓油作用在噴管重調(diào)機(jī)構(gòu)活塞下腔。活塞在油壓力作用下，克服彈簧力帶動傳動撥桿上移，由于傳動撥桿與差動機(jī)構(gòu)齒輪軸不在一個(gè)平面內(nèi)，使傳動撥桿繞齒輪軸轉(zhuǎn)動，通過差動機(jī)構(gòu)帶動帶誤差凸輪的齒輪轉(zhuǎn)動，并使誤差凸輪也轉(zhuǎn)動，誤差凸輪杠桿再帶動分油活門襯筒上移，打開活塞上腔的回油路，使分油活門上移，開大噴管臨界截面面積，增大發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)的穩(wěn)定裕度。
2.4.2高壓壓氣機(jī)導(dǎo)流葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作
當(dāng)消除喘振系統(tǒng)工作時(shí)，電磁活門通電，定壓活門來油輸入到高壓壓氣機(jī)導(dǎo)流葉片重調(diào)器重調(diào)機(jī)構(gòu)活塞右腔，使活塞左移，通過杠桿機(jī)構(gòu)帶動分油活門右移，作動筒活塞左腔來油，右腔回油，作動筒活塞右移，使導(dǎo)流葉片朝減小發(fā)動機(jī)空氣流量方向轉(zhuǎn)動，增大了發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定工作裕度。當(dāng)電磁活門斷電時(shí)，電磁活門切斷定壓活門的來油，重調(diào)機(jī)構(gòu)活塞在彈簧力作用下，恢復(fù)到原工作狀態(tài)。
3故障定位及原因分析
某日某單位，發(fā)動機(jī)地面試車檢查消喘系統(tǒng)時(shí)，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速n2由85.7%下降到44.2%，渦輪后溫度下降180℃，經(jīng)過約13秒鐘后發(fā)動機(jī)參數(shù)恢復(fù)正常。進(jìn)行主泵調(diào)節(jié)器放氣，經(jīng)多次檢查故障現(xiàn)象未消失。
分析故障原因有以下幾種可能性：
3.1綜合調(diào)節(jié)器故障
綜合調(diào)節(jié)器收到地面檢查儀發(fā)出喘振信號后，向電磁活門發(fā)出周期性指令：接通1.5±0.2秒，斷開0.5±0.2秒。由于綜合調(diào)節(jié)器質(zhì)量問題導(dǎo)致發(fā)出消喘指令持續(xù)時(shí)間出現(xiàn)問題，電磁活門接通時(shí)間過長，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)切油過深。
3.2主泵調(diào)節(jié)器故障
主泵調(diào)節(jié)器液壓繼電器從結(jié)構(gòu)上保證當(dāng)切油時(shí)間過長時(shí)切斷齒輪泵后高壓燃油通往主燃油分配器油路，避免發(fā)動機(jī)因切油時(shí)間過常停車。綜合調(diào)節(jié)器收到地面檢查儀發(fā)出喘振信號后，向電磁活門發(fā)出周期性工作指令。液壓繼電器時(shí)間調(diào)整層板節(jié)流器依據(jù)本身流量調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)切油時(shí)間長短。如果層板節(jié)流器堵塞或者液壓繼電器分油柱塞卡滯，運(yùn)動不靈活將會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)因切油時(shí)間過深而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)停車。
3.3燃油分配器故障
油泵調(diào)節(jié)器中的定壓活門的油液通往分配器活門右邊，放油斷流活門左移，切斷了分配器活門右邊回油路，因而有壓力升高，分配器活門左移切斷了通往主、副輸油圈的油路，燃燒室供油中斷。當(dāng)發(fā)動機(jī)喘振信號消失時(shí)，發(fā)動機(jī)停車活門退出工作，切斷了油泵調(diào)節(jié)器定壓活門通往分配器活門右邊的油路，放油斷流活門在左邊彈簧力作用下右移，打開分配器活門右邊的回油路，分配器活門右邊壓力下降，在其左邊油壓作用下右移，打開了通往主副輸油圈的油路，恢復(fù)向燃燒室的供油。
外場先后更換綜合調(diào)節(jié)器、主泵調(diào)節(jié)器后，地面試車檢查故障現(xiàn)象再現(xiàn)，說明該故障不是由二者引起。后更換燃油分配器后地面試車檢查消喘系統(tǒng)正常，確定該故障是由燃油泵分配器故障引起的。
4結(jié)語
航空發(fā)動機(jī)作為飛機(jī)的心臟，被譽(yù)為“工業(yè)之花”，它直接影響飛機(jī)的性能、可靠性及經(jīng)濟(jì)性，是一個(gè)國家科技、工業(yè)和國防實(shí)力的重要表現(xiàn)。而發(fā)動機(jī)內(nèi)部的每個(gè)分系統(tǒng)也都直接的影響發(fā)動機(jī)的性能，所以消喘系統(tǒng)也是保證發(fā)動機(jī)、飛機(jī)以及駕駛?cè)藛T安全性的重要組成部分。本論文對航空發(fā)動機(jī)消喘系統(tǒng)進(jìn)行了原理上的講解以及結(jié)合具體故障對涉及該系統(tǒng)的各個(gè)附件進(jìn)行了分析，為以后遇到此類故障提供了排故思路，也為以后其他型號的發(fā)動機(jī)的研發(fā)和設(shè)計(jì)提供了經(jīng)驗(yàn)。
篇6
我國科學(xué)技術(shù)日新月異發(fā)展的背后潛伏著不可小覷的隱憂。“有星無芯”：“北斗”遨游太空占盡風(fēng)光，但接收終端的導(dǎo)航芯片長期依賴國外進(jìn)口。近年來雖然國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片，但生產(chǎn)的芯片水平不盡如人意，這是衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的院士們最為擔(dān)憂的“心病”，也是“北斗”產(chǎn)業(yè)的“短板”。“有機(jī)無心”：航空發(fā)動機(jī)被喻為飛機(jī)的“心臟”，當(dāng)中國的殲-15艦載機(jī)、殲-10戰(zhàn)斗機(jī)、殲-20戰(zhàn)斗機(jī)及近日首飛的殲-31戰(zhàn)斗機(jī)藍(lán)天展翅的時(shí)候，同樣存在著“短板”――發(fā)動機(jī)是進(jìn)口的。對這種制造業(yè)的“心病”，中國工程院院士徐匡迪有精準(zhǔn)的概括：“在產(chǎn)業(yè)上，我們有規(guī)模，但缺乏實(shí)用；在產(chǎn)品上，我們有數(shù)量，但缺乏水平；在生產(chǎn)上，我們有速度，但缺乏效益；在技術(shù)上，我們有引進(jìn)、仿制，但缺乏原創(chuàng)?！?/p>
諸多專家為中國飛機(jī)的“心臟”先天不足把脈，主要病象是：基礎(chǔ)研究薄弱，技術(shù)儲備不足，試驗(yàn)設(shè)施不健全；對發(fā)動機(jī)的研制規(guī)律認(rèn)識不足；基本建設(shè)戰(zhàn)線過長、攤子過大、力量過散、低水平重復(fù)；管理模式相對落后，缺乏科學(xué)民主的決策機(jī)制和穩(wěn)定、權(quán)威的中長期發(fā)展規(guī)劃。就筆者的經(jīng)歷而言，這正是中國機(jī)械工業(yè)的通病，諸如大自汽車、拖拉機(jī)、坦克的發(fā)動機(jī)，小至手機(jī)、手表、精密儀器等產(chǎn)品的核心部件，盡管這些年來投入相當(dāng)可觀，卻始終不能成為產(chǎn)品的問鼎者，只因沒有掌握核心技術(shù)而受制于人。當(dāng)然也有創(chuàng)新的范例，“中星微”推出“星光工程”，結(jié)束中國“無芯”的歷史。按照鄧中翰博士的說法，也只是“瞄準(zhǔn)市場空白，而不是填補(bǔ)技術(shù)空白；要做能夠占領(lǐng)市場的產(chǎn)品，而非實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品?！?/p>
創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂。在諳熟中國中國航空制造業(yè)的專家看來，“研制高性能航空發(fā)動機(jī)比登月還難”！ 航空技術(shù)行業(yè)嚴(yán)重缺乏對機(jī)械產(chǎn)品悟性深刻的設(shè)計(jì)師和技術(shù)工人?！拔蛐陨羁獭币庵^需要有“靈魂”的創(chuàng)新人才。設(shè)計(jì)師需要有個(gè)“聰明的腦袋瓜子”，不僅會模仿，更重要的是“靈魂出竅”，玩出別開生面的花樣。要允許設(shè)計(jì)師異想天開，特別是思想自由，天馬行空。遺憾的是國內(nèi)在培養(yǎng)人才方面還存在著欠缺。王石美國留學(xué)歸來后，談到舊金山和紐約的高度發(fā)展，原因在于這兩座城市匯聚了“聰明的腦袋瓜子”。疾呼“國內(nèi)的教育制度不改革，無法培養(yǎng)出精英的腦袋瓜子”。心靈手巧的高級技師同樣重要。航空發(fā)動機(jī)的零部件數(shù)以萬計(jì)，種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其裝配主要采用手工方式，裝配精度和質(zhì)量依賴于裝配技師的操作經(jīng)驗(yàn)和熟練程度。長期以來我們的教育對技術(shù)工人重視不夠，對“中國制造”誰來制造的問題熟視無睹，為此吃了大虧。小學(xué)玩奧數(shù)，中學(xué)看分?jǐn)?shù)，大學(xué)混文憑，讀博重論文，培養(yǎng)的學(xué)生多是眼高手低不如“機(jī)器人”。中國的輿論陣地，即使是所謂的“國臉”“名嘴”們，玩的也多是“政治術(shù)語”、“游戲人生”，誤導(dǎo)青年去爭當(dāng)“公務(wù)員”、做“明星夢”。
中國需要更多的“耐得住寂寞，經(jīng)得住喧鬧”的科技人才。倘若改變中國“缺心”、“少芯”的局面，關(guān)鍵是要挖掘有“靈魂”的人才。在培養(yǎng)尖端人才方面，力度、廣度和深度都嫌不夠，說到肯綮處，還是對人才的認(rèn)知度不夠。面臨美歐日韓創(chuàng)新產(chǎn)品的層出不窮，如果我們還是走引進(jìn)、仿制甚至“山寨”的老路，那只能是“填空補(bǔ)缺”、“望其項(xiàng)背”，很難“并駕齊驅(qū)”，也就更談不上達(dá)到“獨(dú)樹一幟”登頂而“一覽眾山小”的佳境。
篇7
在航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)中，高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子后軸承屬主軸軸承，工作時(shí)支撐著發(fā)動機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，屬高速旋轉(zhuǎn)件，亦是關(guān)鍵件，工作時(shí)最高轉(zhuǎn)速達(dá)17626r/min，對發(fā)動機(jī)的安全可靠工作起著非常重要的作用。高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子后軸承為內(nèi)圈無擋邊的圓柱滾子軸承，軸承內(nèi)環(huán)與高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸過盈量最大達(dá)到0.038mm，其主要分解工藝方法是采用拔卸工具。因此，在常溫下任何分解操作不當(dāng)都易造成高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子后軸頸外表面產(chǎn)生嚴(yán)重拉傷、拉溝、甚至報(bào)廢，嚴(yán)重影響航空發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)交付。
感應(yīng)加熱是一種典型的電加熱。主要是利用電磁感應(yīng)的方法在被加熱工件的內(nèi)部產(chǎn)生電流（即渦流），通過渦流產(chǎn)生的渦流熱來加熱工件。該方法具有加熱效率高、節(jié)能；溫度易控制和調(diào)節(jié)；升溫快；無明火，可控性好等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于圓筒形導(dǎo)電物體的加熱，在軸承分解中使用方便。
1.感應(yīng)加熱原理及設(shè)備參數(shù)選擇
1.1感應(yīng)加熱的基本工作原理
如圖1所示，導(dǎo)電物體被置于交變電磁場中，利用電磁感應(yīng)的渦流及磁滯所產(chǎn)生的熱量加熱，它是電磁感應(yīng)、渦流的集膚效應(yīng)及熱傳遞三項(xiàng)基本原理的實(shí)際應(yīng)用。集膚效應(yīng)表明：電流或電壓以頻率較高的電子在導(dǎo)體中傳導(dǎo)時(shí)，會聚集于導(dǎo)體表層，而非平均分布于整個(gè)導(dǎo)體的截面積中。頻率越高，趨膚效用越顯著。電流在表面流動，中心則無電流。同時(shí)，渦流的電流密度由物體的表面向內(nèi)部方向按指數(shù)規(guī)律衰減。
1.2分解工藝方法
由于高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子后軸承內(nèi)環(huán)感應(yīng)加熱后，向軸頸傳遞熱量較快，因此分解過程應(yīng)迅速。通過研究分析，若在加熱過程中，將高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子后軸頸置于豎直向下，軸承內(nèi)環(huán)感應(yīng)加熱后在自重作用下能夠?qū)崿F(xiàn)自動脫落。采用該方式，保證軸承內(nèi)環(huán)分解迅速，不會造成高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子后軸頸外表面產(chǎn)生機(jī)械損傷。但加熱后應(yīng)保證軸承內(nèi)環(huán)溫度不能超過最高允許溫度。
1.3設(shè)備基本參數(shù)確定
感應(yīng)加熱器的設(shè)備參數(shù)一般根據(jù)工藝要求的功率、軸承內(nèi)環(huán)的外形尺寸、材料性能等來計(jì)算線圈的匝數(shù)、導(dǎo)線的截面、加熱頻率大小及磁路的結(jié)構(gòu)等。
1.3.1 線圈匝數(shù)
因影響因素較多，常采用如下經(jīng)驗(yàn)公式來確定線圈的匝數(shù)：
3.檢測
3.1殘磁檢測
對于航空軸承而言，若殘磁量較大，對航空發(fā)動機(jī)的安全使用存在很大隱患。不同于電阻加熱、電弧加熱等其它加熱方法，軸承內(nèi)環(huán)經(jīng)過感應(yīng)加熱后存在殘磁。經(jīng)檢測，軸承內(nèi)環(huán)殘磁值符合GJB 269A-2000《航空滾動軸承通用規(guī)范》中，軸承外徑﹥50～120mm，殘磁最大值不大于0.6mT的規(guī)定。
3.2硬度檢測
為了檢測高壓壓氣機(jī)后軸承內(nèi)環(huán)在感應(yīng)加熱后機(jī)械性能的變化情況，本論文對實(shí)驗(yàn)件進(jìn)行了硬度檢測。檢測結(jié)果表明，軸承內(nèi)環(huán)感應(yīng)加熱前、后，硬度無明顯變化。并符合GJB 269A-2000《航空滾動軸承通用規(guī)范》中，同一零件的硬度差不超過1HRC的規(guī)定。
結(jié)束語：
本論文研制的中頻感應(yīng)加熱設(shè)備，工作穩(wěn)定，體積小，經(jīng)加熱后的軸承內(nèi)環(huán)殘磁值小于0.2mT，表面硬度無明顯變化，完全符合GJB 269A-2000標(biāo)準(zhǔn)。該設(shè)備除用于小型軸承的分解外，也可用于其它具有類似配合的導(dǎo)電工件分解，如隔圈、軸外襯套等，并廣泛用于汽車、機(jī)床、鐵路等行業(yè)。
篇8
航空發(fā)動機(jī)是飛機(jī)的關(guān)鍵部件，而葉片類零件則是航空發(fā)動機(jī)的核心零件之一，也是發(fā)動機(jī)研制和批產(chǎn)的“瓶頸”環(huán)節(jié)。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、品種、數(shù)量繁多，對發(fā)動機(jī)的性能影響大、設(shè)計(jì)和制造周期長、工作量大。由于葉片類零件種類多，葉型、榫頭的形狀復(fù)雜，其工裝設(shè)計(jì)也相對復(fù)雜。有效的工裝設(shè)計(jì)可以提高工裝設(shè)計(jì)效率、提高工裝(包括零部件)重用度、縮短工裝制造周期、降低工裝制造成本。
目前工裝設(shè)計(jì)選擇的cad平臺主要以電子圖板方式在企業(yè)工裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域使用，即人工進(jìn)行工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算，然后利用cad軟件平臺進(jìn)行繪圖、出圖。其中大部分企業(yè)采用二維cad基本上只解決工裝繪圖問題，起到了電子圖板的作用，但是參數(shù)化功能不足，設(shè)計(jì)效率低。而極少數(shù)采用三維cad軟件的企業(yè)由于三維實(shí)體造型速度慢，三維實(shí)體模型虛擬裝配繁瑣，輸出符合國標(biāo)的二維工程圖速度更慢等因素并沒有在工裝設(shè)計(jì)中切實(shí)的發(fā)揮出三維cad軟件強(qiáng)大的實(shí)體造型和參數(shù)化驅(qū)動等功能。
基于上述的工裝設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，提出以壓氣機(jī)葉片為對象，開發(fā)工序數(shù)模驅(qū)動的葉片類零件的工裝設(shè)計(jì)系統(tǒng)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是基于航空發(fā)動機(jī)中不同級的葉片，很大一部分在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上一樣，裝夾方式也相同，只在尺寸上有差異，如圖1所示。因此設(shè)計(jì)這些葉片的工裝時(shí)，采用基于實(shí)例的三維工序驅(qū)動的設(shè)計(jì)方法，即實(shí)現(xiàn)工序數(shù)模驅(qū)動下的工裝數(shù)模自動進(jìn)行尺寸調(diào)整，形成新的工裝數(shù)模，并通過設(shè)計(jì)者局部小的修改后，形成最終的滿足要求的新工裝。
1系統(tǒng)特點(diǎn)
本系統(tǒng)與翼寵cad彰工裝設(shè)計(jì)相比，具有以下的特點(diǎn)。
1．1實(shí)現(xiàn)工藝工裝并行設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)的工藝過程設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)過程是相分離的，通常由工藝設(shè)計(jì)部門進(jìn)行零件的工藝設(shè)計(jì)，生成詳細(xì)的加工工序后，將有關(guān)信息傳遞給工裝設(shè)計(jì)部門，由它完成工裝設(shè)計(jì)。然而，建立基于面向工裝設(shè)計(jì)的工藝成熟度模型，在pdm產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺上，直接使用同一數(shù)據(jù)源三維模型，定制工藝、工裝并行設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程，從而實(shí)現(xiàn)工裝工藝的并行設(shè)計(jì)。
1．2三維工序數(shù)模驅(qū)動工裝設(shè)計(jì)
其核心思想是通過工序數(shù)模中包含的工藝特征信息(如基準(zhǔn)特征信息、定位及夾緊基準(zhǔn)信息、精度特征信息、材料特征信息和管理特征信息等)來驅(qū)動工裝中的相關(guān)組件，使這些組件在空間位置和尺寸上做相應(yīng)的調(diào)整，從而達(dá)到自動生成新工裝的目的。
1．3基于pdm的集成化工裝數(shù)據(jù)管理
基于pdm平臺，建立單一數(shù)據(jù)源的工裝數(shù)據(jù)庫，保證工裝數(shù)據(jù)的唯一性、實(shí)時(shí)性、有效性和安全性。工裝基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息包括：產(chǎn)品信息、工藝信息、已有工裝信息、工裝標(biāo)準(zhǔn)件庫、典型構(gòu)架．結(jié)構(gòu)庫、加工設(shè)備接口信息，工裝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)知識等。通過對工裝基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息的有效組織和利用，創(chuàng)造能讓工裝設(shè)計(jì)人員迅速、有效地掌握和借鑒已有工裝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的環(huán)境，從而提高工裝設(shè)計(jì)速度。
2系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
基于上述特點(diǎn)，本系統(tǒng)以oracle為底層數(shù)據(jù)庫，以tcenterprise(pdm)為數(shù)據(jù)管理平臺，以ugnx3．0為cad支撐系統(tǒng)，采用ug／openapi對ug進(jìn)行二次開發(fā)，運(yùn)用參數(shù)化建模方法和專家系統(tǒng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工裝的快速設(shè)計(jì)；所有工裝數(shù)據(jù)全部基于pdm系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，保證工裝數(shù)據(jù)的唯一性、實(shí)時(shí)l生、有效性和安全性。
基于以上思路，本系統(tǒng)由工序模型設(shè)計(jì)子系統(tǒng)、工裝設(shè)計(jì)子系統(tǒng)、工裝實(shí)例添加子系統(tǒng)三部分組成，具體系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示。
3系統(tǒng)工作流程
系統(tǒng)采用工序數(shù)模驅(qū)動的工裝設(shè)計(jì)方法，其工作流程，如圖3所示。
3．1建立新的工序數(shù)模
這是新工裝設(shè)計(jì)的驅(qū)動力，是工裝模型進(jìn)行自適應(yīng)變化的信息來源。
3．2建立典型工裝裝配體模型
這是新工裝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，即典型實(shí)例模型將根據(jù)新工裝數(shù)模中的信息做相應(yīng)的變化，形成新的工裝模型。
3．3新工裝的形成過程
新工裝的形成過程主要是在新工序數(shù)模驅(qū)動下的自動化過程。首先，需要找到合適的典型工裝；然后，將這個(gè)工裝裝配體模型另存為新名字，同時(shí)修改各組件的名字；再次，將新工序數(shù)模裝配進(jìn)去，執(zhí)行相關(guān)程序，使裝配體各個(gè)組件及相互配合關(guān)系發(fā)生改變；最后，手動進(jìn)行某些細(xì)節(jié)的修改，從而形成最終的新工裝。
4系統(tǒng)功能
系統(tǒng)的功能主要分為三部分：工序數(shù)模設(shè)計(jì)功能、基于實(shí)例的工裝設(shè)計(jì)功能、實(shí)例添加向?qū)Чδ堋?/p>
4．1工序數(shù)模設(shè)計(jì)模塊
主要提供計(jì)算機(jī)輔助造型、數(shù)模屬性添加兩類功能。具體功能：(1)葉片零件模型葉身截型線造型功能；(2)葉身數(shù)據(jù)處理完成葉身的造型功能；(3)葉身的葉根葉尖的延伸功he；(4)凸臺的造型功能；(5)榫頭的造型功能；(6)對工序模型各部分進(jìn)行布爾并運(yùn)算生成工序模型；(7)向工序模型添加相關(guān)屬性等功能。
4．2工裝設(shè)計(jì)模塊
三維工序驅(qū)動的工裝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能主要為：工裝設(shè)塊提供基于工序數(shù)模的工裝設(shè)。工序數(shù)模驅(qū)動的工裝設(shè)計(jì)，其核心思想是通過工序數(shù)模中包含的信息來驅(qū)動工裝中的相關(guān)組件，使這些組件在空間位置和尺寸上做相應(yīng)的調(diào)整，從而達(dá)到自動生成新工裝的目的。改設(shè)計(jì)思想中包含有三個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)：工序數(shù)模包含的信息、工裝組件數(shù)模包含的信息、工裝裝配體的相關(guān)約束。
要達(dá)到上述目的，需要提取一些信息：
(1)工裝與工序數(shù)模之間的裝配信息，包括裝配元素和裝配關(guān)系。其中裝配元素是指裝配關(guān)系中直接裝配的那些組件的幾何元素，如工序數(shù)模的葉盆表面，工裝中定位銷球形表面等。裝配關(guān)系是指裝配元素之間以什么關(guān)系裝配在一起，如對齊、面貼合等。
(2)工裝裝配體組件之間的尺寸關(guān)聯(lián)信息。由于采用數(shù)模驅(qū)動的設(shè)計(jì)方法，所以當(dāng)用一個(gè)新的工序數(shù)模驅(qū)動工裝裝配體實(shí)例時(shí)，與工序數(shù)模直接接觸的那些組件會根據(jù)工序數(shù)模包含的信息進(jìn)行自動的適應(yīng)性調(diào)整，包括空間位置和尺寸。這就要求其它組件也必須在空間位置和尺寸上做相應(yīng)的變化。為此，工裝裝配體各個(gè)組件之間需要建立尺寸關(guān)聯(lián)關(guān)系。建立關(guān)聯(lián)關(guān)系的原則是：當(dāng)一個(gè)組件的尺寸變化后，會影響到哪些組件的尺寸，如何影響。建立的尺寸關(guān)系用ug中的表達(dá)式進(jìn)行記錄，包括兩種：裝配關(guān)系中的距離表達(dá)式和組件所對應(yīng)的part文件中的特征表達(dá)式。
4．3工裝實(shí)例添加功能
這是一個(gè)向?qū)Чぞ?，引?dǎo)操作人員定義新典型工裝裝配體，并對添加相應(yīng)的屬性。
工裝實(shí)例庫中的實(shí)例是相對典型的和穩(wěn)定的工裝裝配體。實(shí)例庫的建立需要在pdm平臺下完成，要考慮實(shí)例庫和pdm之間的管理關(guān)系，以及實(shí)例庫中的實(shí)例與pdm中產(chǎn)品bom之間的關(guān)系。實(shí)例庫中工裝實(shí)例的添加、刪除、修改和查詢功能均需在pdm環(huán)境中完成。
工裝實(shí)例庫的建立需要兩方面的工作：
(1)以葉片類零件為應(yīng)用對象，對典型工裝設(shè)計(jì)知識進(jìn)行總結(jié)歸納，包括：典型且可以重用的零組件、零組件的尺寸參數(shù)、技術(shù)規(guī)格、圖形、設(shè)計(jì)流程，形成相應(yīng)的夾具零組件庫和工裝實(shí)例庫。
(2)工裝實(shí)例庫的構(gòu)造使用相關(guān)參數(shù)化造型等技術(shù)，在典型工裝或?qū)Ｓ霉ぱb設(shè)計(jì)完成之后，任何新的工裝設(shè)計(jì)如果滿足一定的相似條件，就可以快速的從庫中實(shí)例派生出新的工裝設(shè)計(jì)，從而解決快速設(shè)計(jì)的需求。
5系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
本系統(tǒng)是以ug／nx3．0為開發(fā)平臺，下面具體介紹系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)過程。
從工藝部門接到工裝設(shè)計(jì)任務(wù)后，進(jìn)入ug軟件進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)。典型工裝在pdm下進(jìn)行管理，根據(jù)制造bom的結(jié)構(gòu)，這些工裝的part文件與使用它們的那些物料關(guān)聯(lián)在一起，并建立屬性信息，表明該工裝是哪道工序使用的。生成的工序模型，如圖4所示。
下面以壓氣機(jī)葉片毛坯鍛件的第一道工序—銑進(jìn)排氣邊的工裝夾具設(shè)計(jì)為例，進(jìn)行描述。首先，根據(jù)工藝規(guī)程和葉片毛坯鍛件圖，利用ug二次開發(fā)的參數(shù)化工序建模菜單，輸人參數(shù)和屬性添加進(jìn)行工序建模，生成的工序模型和各部分名稱信息，如圖4所示。根據(jù)建好的三維工序模型，在pdm下的工裝實(shí)例庫選擇工裝類型；緊接著，在ug中打開選好工裝類型模型，然后在裝配環(huán)境下調(diào)入三維工序模型，進(jìn)入ug二次開發(fā)的工裝設(shè)計(jì)菜單，根據(jù)對話框提示指出葉盆或葉背(定位點(diǎn)在葉盆就指定葉盆，在葉背就指定葉背)，接著通過遍歷工序模型得到工序數(shù)模驅(qū)動的新工裝模型，最后通過適應(yīng)性裝配和局部小的修改得到完全滿足需求的新工裝模型。系統(tǒng)各菜單和葉片工序數(shù)模驅(qū)動的新工裝，如圖5所示。
篇9
“一個(gè)科研項(xiàng)目選得是否好，關(guān)鍵要有技術(shù)需求，要老百姓認(rèn)可。科技工作者不僅要發(fā)表優(yōu)質(zhì)的紙質(zhì)論文，還要把科研成果寫在大地上、轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力?！辟F州大學(xué)教授、貴州省果樹工程技術(shù)研究中心主任樊衛(wèi)國對產(chǎn)業(yè)研結(jié)合的重要性深有體會。
2014年，貴州科技獲獎成果產(chǎn)業(yè)化成效顯著，應(yīng)用研究與產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目64項(xiàng)，占所有獲獎項(xiàng)目的71.1%，貴州大學(xué)牽頭完成的貴州優(yōu)質(zhì)柑橘產(chǎn)業(yè)化技術(shù)集成與轉(zhuǎn)化項(xiàng)目僅是其中之一。這些項(xiàng)目主要圍繞全省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中急需解決的關(guān)鍵、共性技術(shù)和重點(diǎn)、難點(diǎn)問題展開，累計(jì)新增產(chǎn)值120.6億元，新增稅收14.8億元，新增利潤30.8億元。
越來越多的科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，為貴州跨越發(fā)展提供了有力支撐。在這輪新的科技創(chuàng)新浪潮中，和以往政府主導(dǎo)科研項(xiàng)目不同，企業(yè)逐步成為技術(shù)創(chuàng)新主體，獨(dú)立完成或者以第一完成單位參與的科技轉(zhuǎn)化項(xiàng)目尤為引人矚目，一批對產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重大影響的成果脫穎而出。
由際華三五三七制鞋有限責(zé)任公司、四川大學(xué)、中國人民總后勤部軍需裝備研究所等完成的“鞋用橡膠高效硫化新技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用”科技成果，2009年在際華三五三七制鞋有限責(zé)任公司進(jìn)行全面產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化與推廣。經(jīng)過4年多的全面推廣應(yīng)用。如今企業(yè)膠鞋生產(chǎn)效率和生產(chǎn)能力提高1倍以上，年產(chǎn)7000萬雙以上，在全國至少有30%的市場占有率，產(chǎn)品的物理性能提高，膠鞋使用壽命延長，同時(shí)又減少了廢棄物環(huán)境污染。
由貴州黎陽航空動力有限公司研制的民用航空發(fā)動機(jī)風(fēng)扇軸制造技術(shù)攻克飛機(jī)“心臟”難題，技術(shù)水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，為我國自主研制民用航空發(fā)動機(jī)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，這一項(xiàng)目也為貴州形成大型民機(jī)制造基地及航空零部件轉(zhuǎn)包生產(chǎn)基地，從而今后融入國家大飛機(jī)制造領(lǐng)域奠定基礎(chǔ)。在今年2月召開的全省科技獎勵大會上，該項(xiàng)目獲得貴州省科技進(jìn)步獎一等獎。
篇10
在現(xiàn)代工程應(yīng)用中，PID控制以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)態(tài)無靜差、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)一直處于主導(dǎo)地位。但PID控制在面對“黑箱”、非線性或時(shí)變對象時(shí)，其控制品質(zhì)卻不盡理想。航空發(fā)動機(jī)是存在一定不確定性的多輸入多輸出的對象，在整個(gè)飛行包線內(nèi)，其特性變化很大，難以用線性模型精確描述。要保證發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)在飛行包線內(nèi)穩(wěn)定且具有良好的動、靜態(tài)性能非常困難，單純地依靠傳統(tǒng)的PID控制難以達(dá)到所需的技術(shù)指標(biāo)。模糊控制是近十幾年來發(fā)展迅速的一項(xiàng)技術(shù)，與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及專家控制并稱為智能控制，該控制無需知道被控對象的數(shù)學(xué)模型就可以對對象進(jìn)行研究，具有良好的魯棒性，在被控對象的參數(shù)和結(jié)構(gòu)發(fā)生小范圍內(nèi)的變化時(shí)仍能很好地工作，但其克服穩(wěn)態(tài)誤差的能力較弱。采用模糊控制和經(jīng)典PID控制相結(jié)合并進(jìn)行改進(jìn)的控制策略，可以使系統(tǒng)既有PID控制精度高的特點(diǎn)，又有模糊控制靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。因此，研究這種新的控制方法對實(shí)際工程應(yīng)用具有非常重要的意義。
2模糊PID控制原理簡介
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，針對發(fā)動機(jī)不同工況整定PID參數(shù)后的控制器的控制品質(zhì)可以達(dá)到所要求的技術(shù)指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上發(fā)展出了變參數(shù)PID控制器。但這類控制器的切換邏輯比較復(fù)雜，適應(yīng)性也不夠理想。
我們運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的基本理論和方法，把變參規(guī)則的條件、操作用模糊集來表示，并把這些模糊控制規(guī)則以及有關(guān)信息(如評價(jià)指標(biāo)、初始PID參數(shù)等)作為知識存入知識庫中，然后計(jì)算機(jī)根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況(即專家系統(tǒng)的輸入條件)，運(yùn)用模糊推理，即可自動實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的最佳在線調(diào)整，這就是模糊自適應(yīng)PID控制。模糊自適應(yīng)PID控制器可以有多種結(jié)構(gòu)形式，但其工作原理基本一致。我們所設(shè)計(jì)的自適應(yīng)模糊PID控制器以誤差e和誤差的變化率ec作為輸入，以不同的e和ec為依據(jù)對PID參數(shù)進(jìn)行自整定。
3控制策略的實(shí)現(xiàn)
模糊自適應(yīng)整定PID控制器結(jié)構(gòu)如圖1所示。
PID參數(shù)模糊自整定是找出kp、ki、kd三個(gè)參數(shù)與e和ec之間的模糊關(guān)系，在運(yùn)行中通過不斷檢測e和ec，根據(jù)模糊控制原理來對3個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線修正，以使控制系統(tǒng)有良好的動、靜態(tài)性能。在參數(shù)整定過程中，要充分考慮在不同時(shí)刻三個(gè)參數(shù)的作用以及相互之間的互聯(lián)關(guān)系。一般情況下要經(jīng)過充分的實(shí)驗(yàn)和仿真研究，以便獲得準(zhǔn)確的模糊控制規(guī)則。
參數(shù)調(diào)整的基本原則為:
(1)當(dāng)|e|較大時(shí)，取ki=0，分離積分項(xiàng)，這樣既可以及時(shí)消除瞬時(shí)變大的誤差e，又避免出現(xiàn)較大超調(diào)，產(chǎn)生積分飽和。這時(shí)所用的控制器實(shí)質(zhì)上就是模糊自適應(yīng)整定PD控制器。
(2)當(dāng)|e|和|ec|中等大小時(shí)，為使系統(tǒng)具有較小的超調(diào)，k取小一些，ki取值適當(dāng)，kd要大小適中，以保證系統(tǒng)響應(yīng)速度。這時(shí)所用的控制器實(shí)質(zhì)上就是模糊自適應(yīng)整定PID控制器。
(3)當(dāng)|e|較小接近設(shè)定值時(shí)，為使系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)性能，分離模糊控制項(xiàng)。這時(shí)所用的控制器實(shí)質(zhì)上就是經(jīng)典PID控制器。在上述的控制方案中，控制策略的改變是通過改變模糊規(guī)則來實(shí)現(xiàn)的，實(shí)質(zhì)上是使用了三種控制策略完成對整個(gè)過程的控制，從而使系統(tǒng)具有良好的動、靜態(tài)性能。
4控制器的設(shè)計(jì)
如前所述，模糊自整定PID是在PID算法的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)誤差e和誤差變化率ec，利用模糊規(guī)則進(jìn)行模糊推理，查詢模糊矩陣表進(jìn)行PID控制器的參數(shù)調(diào)整。模糊控制器設(shè)計(jì)的核心是總結(jié)工程設(shè)計(jì)人員的技術(shù)知識和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，建立合適的模糊規(guī)則表，也即得到分別整定kp、ki、kd三個(gè)參數(shù)的模糊整定表，進(jìn)而根據(jù)如下方法進(jìn)行kp、ki、k的自適應(yīng)校正:
將系統(tǒng)誤差e和誤差變化率ec變化范圍定義為模糊集上的論域。其模糊子集為e，ec={NB，NM，NS，O，PS，PM，PB}子集中元素分別代表負(fù)大、負(fù)中、負(fù)小、零、正小、正中、正大。設(shè)e，ec和kp、ki、kd均服從正態(tài)分布，由此可得出各模糊子集的隸屬度，根據(jù)各模糊子集的隸屬度賦值表和各參數(shù)的模糊控制模型，應(yīng)用模糊合成推理設(shè)計(jì)修正PID參數(shù)的模糊矩陣表，查出修正參數(shù)代入下式計(jì)算:kp=kp′+!kp，ki=ki′+"ki，kd=kd′+#kd(1)其中$kp={ei，eci}p，%ki={ei，eci}i，&kd={ei，eci}d，可分別由kp、ki、kd的模糊規(guī)則表得出。而kp′、ki′、kd′為修正前的參數(shù)量值。在線運(yùn)行過程中，系統(tǒng)通過模糊邏輯規(guī)則的處理、查表和運(yùn)算，完成對PID參數(shù)的在線自校正，由于控制計(jì)算工作量較小，該算法的實(shí)時(shí)性良好。
轉(zhuǎn)貼于
5設(shè)計(jì)的控制器在某型彈用渦扇發(fā)動機(jī)
控制中的應(yīng)用由于彈用渦扇發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)無尾噴口面積調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，故選用的控制規(guī)律為:mfn=const(2)約束條件為:mf"mfmax(3)’mf"(mfmax(4)式中，mf為發(fā)動機(jī)燃油流量，n為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，mfmax為燃油流量上界值，)mf為單位時(shí)間內(nèi)燃油增量，*mfmax為單位時(shí)間內(nèi)燃油增量的上界值。
發(fā)動機(jī)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型可以采取按照飛行包線的范圍，把飛行包線區(qū)域分成許多小的區(qū)域，在這些區(qū)域中找一個(gè)點(diǎn)，算出在該點(diǎn)的小偏離化模型，以表示發(fā)動機(jī)在此小區(qū)域內(nèi)的特性方法，從而建立一系列的發(fā)動機(jī)小偏差數(shù)學(xué)模型。方便起見，下文選取兩個(gè)點(diǎn)做比較研究。
根據(jù)某型彈用渦扇發(fā)動機(jī)在H=0km、Ma=1的飛行條件下的試車數(shù)據(jù)，通過辨識的方法建立該發(fā)動機(jī)在某兩個(gè)點(diǎn)的數(shù)學(xué)模型:
其中:A2=0.76A1，B2=1.05B1，C2=1.48C1，D2=0.84D1。圖2為經(jīng)典PID控制器和模糊PID參數(shù)自整定控制器對某型彈用渦扇發(fā)動機(jī)在某兩個(gè)工作點(diǎn)進(jìn)行控制的轉(zhuǎn)速響應(yīng)仿真曲線，其輸入量為發(fā)動機(jī)燃油流量。
曲線a、b為同一個(gè)PID控制器在綜合考慮工作點(diǎn)1、2控制效果下的控制結(jié)果，曲線c、d為模糊PID參數(shù)自整定控制器在綜合考慮工作點(diǎn)1、2控制效果下的控制結(jié)果。
控制器作用下的燃油流量曲線如圖3所示。其中，A、B、C、D是對應(yīng)于轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線a、b、c、d的燃油流量曲線，E為單位時(shí)間內(nèi)燃油增量的界限，F(xiàn)為燃油流量的上界值。
從仿真曲線可以看出:在被控對象參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，經(jīng)典PID控制器難以同時(shí)在兩個(gè)工作點(diǎn)下取得理想的控制結(jié)果，而設(shè)計(jì)的模糊PID控制器比經(jīng)典PID控制器具有更強(qiáng)的適應(yīng)被控對象特性參數(shù)大幅度變化的能力，且能保持良好的控制品質(zhì)。
6結(jié)束語
將經(jīng)典PID控制和模糊控制結(jié)合起來，設(shè)計(jì)了模糊PID參數(shù)自適應(yīng)整定控制器。通過對某型彈用渦扇發(fā)動機(jī)的仿真實(shí)驗(yàn)，所設(shè)計(jì)的控制器具有控制過程無超調(diào)、調(diào)節(jié)時(shí)間短、無穩(wěn)態(tài)誤差、對被控對象特性變化適應(yīng)性強(qiáng)等良好的動、靜態(tài)品質(zhì)。
參考文獻(xiàn)
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2馮冬青，謝宋和.模糊智能控制.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1998(9).
篇11
重大裝備的各類故障中，因結(jié)構(gòu)裂紋導(dǎo)致的失效占60%以上。裂紋這一“隱形殺手”被形象地稱為重大裝備安全運(yùn)行的“癌癥”，具有難發(fā)現(xiàn)、易擴(kuò)展、強(qiáng)破壞的特點(diǎn)。何正嘉帶領(lǐng)課題組于上世紀(jì)90年代中后期重點(diǎn)研究裂紋動態(tài)定量診斷新技術(shù)，經(jīng)過10余年的潛心研究和探索，發(fā)現(xiàn)并揭示了裂紋位置、裂紋深度與裂紋動態(tài)響應(yīng)信號之間的內(nèi)在聯(lián)系，發(fā)明了基于小波有限元模型的三線相交結(jié)構(gòu)裂紋的動態(tài)定量診斷方法，實(shí)現(xiàn)了大型回轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)裂紋動態(tài)定量診斷，解決了裂紋動態(tài)定量診斷這一國內(nèi)外故障診斷領(lǐng)域的前沿與挑戰(zhàn)性難題。
在研究過程中，何正嘉首先建立了適宜結(jié)構(gòu)裂紋故障診斷的小波有限元理論，采用多分辨多尺度小波函數(shù)替代傳統(tǒng)有限元的多項(xiàng)式插值函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)裂紋的高精度建模。最終何正嘉研發(fā)出了機(jī)械結(jié)構(gòu)裂紋定量診斷儀，可應(yīng)用于汽輪機(jī)和航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子等結(jié)構(gòu)的裂紋診斷，對關(guān)鍵設(shè)備安全運(yùn)行與避免災(zāi)難性事故產(chǎn)生意義重大。
目前，該成果從基礎(chǔ)理論、技術(shù)實(shí)現(xiàn)到儀器開發(fā)，已經(jīng)形成了一整套技術(shù)，在東方汽輪機(jī)公司、某航空發(fā)動機(jī)維修廠、西門子信號有限公司、上海寶鋼等50余家企業(yè)得到應(yīng)用，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。針對某型號航空發(fā)動機(jī)高壓轉(zhuǎn)子內(nèi)部裂紋因探頭不可到達(dá)而難以無損探傷的問題，利用小波有限元建模和動態(tài)測試，實(shí)現(xiàn)了裂紋定量診斷，成為某廠航空發(fā)動機(jī)安全保障中一種重要檢測技術(shù)。實(shí)踐證明，何正嘉所研制的機(jī)械結(jié)構(gòu)裂紋定量診斷儀對裂紋位置與深度的定量識別誤差均在5%以內(nèi)。這一成果填補(bǔ)了國內(nèi)外在機(jī)械結(jié)構(gòu)裂紋動態(tài)定量診斷領(lǐng)域的技術(shù)空白，能夠確保設(shè)備安全運(yùn)行，避免因裂紋引起的災(zāi)難性事故發(fā)生。
在裂紋動態(tài)定量診斷新技術(shù)研究的同時(shí)，何正嘉的主攻方向是機(jī)械故障非平穩(wěn)高精度診斷領(lǐng)域。他在長期的研究中發(fā)現(xiàn)，傅里葉變換、小波變換、第二代小波變換、多小波變換等的共同本質(zhì)是數(shù)學(xué)上的內(nèi)積變換，由此揭示了不同機(jī)械故障高精度診斷的內(nèi)積變換數(shù)學(xué)原理，并指出，構(gòu)造和運(yùn)用性能優(yōu)良的基函數(shù)與動態(tài)信號進(jìn)行內(nèi)積變換，是提高機(jī)械監(jiān)測診斷合理性和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵技術(shù)。
何正嘉率先將先進(jìn)的非平穩(wěn)信號處理方法引入機(jī)械監(jiān)測診斷領(lǐng)域，提出了變工況非平穩(wěn)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行故障診斷方法，從多尺度、多分辨時(shí)頻域提取故障信號特征，克服了采用傳統(tǒng)平穩(wěn)信號診斷方法難以準(zhǔn)確提取變工況運(yùn)行設(shè)備非平穩(wěn)故障特征的不足；最終開發(fā)了機(jī)械故障非平穩(wěn)高精度診斷系列新技術(shù)。開發(fā)了機(jī)車走行部、發(fā)電機(jī)組等關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測診斷系列實(shí)用技術(shù)和在線監(jiān)測診斷網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，開拓了機(jī)械故障非平穩(wěn)高精度診斷的新領(lǐng)域。
繼往開來科研團(tuán)隊(duì)促發(fā)展
何正嘉教授治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，倡導(dǎo)團(tuán)隊(duì)精神，在學(xué)術(shù)梯隊(duì)建設(shè)方面成績突出。擔(dān)任機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)監(jiān)控與診斷方向?qū)W術(shù)帶頭人，負(fù)責(zé)建設(shè)機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)國家級示范中心。創(chuàng)建的“裝備智能診斷與控制”科研教學(xué)團(tuán)隊(duì)擁有教授16名，其中教育部長江學(xué)者1名、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才6名、全國百篇優(yōu)秀博士論文獲得者1名、交大騰飛教授3人；承擔(dān)國家級精品課程3門。為裝備制造學(xué)科發(fā)展凝聚了CAD/CAM、數(shù)控技術(shù)、故障診斷和減振降噪等一批骨干力量。他為人師表，舉賢薦能，甘為人梯，樂于奉獻(xiàn)，扶持青年學(xué)者成長為學(xué)科發(fā)展帶頭人，支持和幫助青年骨干教師主持或參與各類重大項(xiàng)目申報(bào)，在教學(xué)科研方面多次取得國家級成果獎勵。教學(xué)中，他負(fù)責(zé)并組織建設(shè)了機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)國家級示范中心和3門國家級精品課程，何正嘉教授獲2008年陜西省師德標(biāo)兵稱號、2010年全國優(yōu)秀科技工作者稱號。
何正嘉在指導(dǎo)研究生的過程中投入巨大的精力，同步嚴(yán)格要求研究生不斷提升道德品質(zhì)和學(xué)術(shù)水準(zhǔn)。培養(yǎng)的博士研究生陳雪峰獲得了2007年全國百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文，2008年入選教育部新世紀(jì)人才、2009年入選陜西省科技新星、2010年入選西安交通大學(xué)騰飛人才，陳雪峰教授已成為我校機(jī)械工程學(xué)科的教學(xué)科研骨干，主持2項(xiàng)國家自然科學(xué)基金、1項(xiàng)863項(xiàng)目以及多項(xiàng)橫向合作課題。培養(yǎng)的博士研究生訾艷陽教授2010年入選教育部新世紀(jì)人才，主持3項(xiàng)國家自然科學(xué)基金、1項(xiàng)863項(xiàng)目以及多項(xiàng)橫向合作課題，2009年當(dāng)選機(jī)械工程學(xué)院分黨委副書記。培養(yǎng)的博士研究生向家偉先后以德國洪堡學(xué)者和日本JSPS學(xué)者的身份，出國深造。培養(yǎng)的胡橋博士2006年畢業(yè)后在西安705所工作，工作業(yè)績突出，目前擔(dān)任總工程師助理；祁克玉博士在212所勤奮工作，獲得了單位高度好評。
在科研中，他以西安交通大學(xué)機(jī)械裝備診斷與控制研究所所長、機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)監(jiān)控與診斷方向?qū)W術(shù)帶頭人的身份，領(lǐng)導(dǎo)開創(chuàng)了諸多創(chuàng)新性理論、技術(shù)與系統(tǒng)，推動了中國機(jī)械設(shè)備故障診斷的發(fā)展，被評為“全國優(yōu)秀科技工作者”。他從事工礦企業(yè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷研究及應(yīng)用四十余年，在機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)裂紋定量識別、非平穩(wěn)信號故障診斷和智能預(yù)示等方面開展基礎(chǔ)理論研究和重要工程應(yīng)用，取得創(chuàng)新性成果。主持2項(xiàng)國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“大型復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)早期故障智能預(yù)示的理論與技術(shù)”(50335030，2004―2007)和“關(guān)鍵設(shè)備故障預(yù)示與運(yùn)行安全保障的新理論和新技術(shù)”(51035007，2011―2014)以及4項(xiàng)國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目；主持2項(xiàng)高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目“小波有限元理論與轉(zhuǎn)子橫向裂紋故障診斷的研究”（20040698026，2005―2007）和“優(yōu)良特性多小波構(gòu)造原理與機(jī)電設(shè)備復(fù)合故障診斷”(200806980011，2009―2011)；參加2項(xiàng)國家973項(xiàng)目“數(shù)字化制造基礎(chǔ)研究（2005CB724100, 2006―2010）”和“超高速加工及其裝備基礎(chǔ)研究”(2009CB724405，2009-2014)；負(fù)責(zé)20余項(xiàng)與企業(yè)合作項(xiàng)目。以第一完成人獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項(xiàng)(2009年)、國家科技進(jìn)步三等獎1項(xiàng)(1999年)和省部級一等獎2項(xiàng)、二等獎1項(xiàng)。授權(quán)發(fā)明專利6項(xiàng)。出版著作7部，350篇，其中SCI收錄72篇、EI收錄100篇，論著被國內(nèi)外引用3613次。
篇12
1.簡介
現(xiàn)動機(jī)在結(jié)構(gòu)和技術(shù)上的進(jìn)步引領(lǐng)了新型涂層的發(fā)展并對以前應(yīng)用的涂層進(jìn)行了改良。發(fā)動機(jī)的前半部分即冷卻端，包括風(fēng)扇和壓氣機(jī)，典型應(yīng)用耐磨蝕涂層和密封涂層。就現(xiàn)動機(jī)來說，像風(fēng)扇葉片、壓氣機(jī)葉片和葉輪等這種冷卻端零部件，都是由復(fù)合材料、鈦鋁合金、鈦和耐熱鋼制造而成。但在發(fā)動機(jī)的受熱端，包括燃燒室區(qū)域和渦輪部分，應(yīng)用的是熱障涂層（TBCs）和高溫密封涂層。本論文的目的是展示作者本人在鋁化物擴(kuò)散涂層、熱障涂層和耐侵蝕、腐蝕涂層方面的研究。
2.鋁化物擴(kuò)散涂層沉積方法
要增強(qiáng)渦輪零部件尤其是動、靜葉片和燃燒室的耐久性和提高服役溫度，可以通過應(yīng)用防護(hù)涂層來實(shí)現(xiàn)。高溫合金零部件對各種涂層的需求導(dǎo)致涂層在30多年來的應(yīng)用中迅猛發(fā)展。涂層的演變同時(shí)還伴隨著結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展?，F(xiàn)如今，工程師和制造師有多種涂層沉積技術(shù)可供使用，能制備出黏結(jié)、擴(kuò)散和粘擴(kuò)散涂層，其中大多數(shù)都是由通用技術(shù)發(fā)展改進(jìn)的，例如化學(xué)氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）或熱噴涂技術(shù)。
2.1 包埋滲法
擴(kuò)散涂層主要在擴(kuò)散滲鋁過程中，或在滲透復(fù)合物Al-Cr、Al-Si、Pt-Al、Ti-Al過程中沉積而成。在粉末滲透過程中，將待涂鍍零件置于特定容器內(nèi)，然后用專用的粉末混合劑將零件包埋，該混合劑含有像Al2O3、鋁化物粉末或合金以及化學(xué)活化劑等中性添加物。接下來將容器密封好置于爐內(nèi)，化學(xué)活化劑在700℃～1050℃的限定工藝溫度范圍內(nèi)會產(chǎn)生輸送蒸汽源。擴(kuò)散滲鋁工藝以這種方式通常持續(xù)工作長達(dá)20個(gè)小時(shí)，并要嚴(yán)格控制以防止粉末混合劑氧化。要獲得不同厚度或Al濃度的涂層可采用多種類粉末工藝。所說的多種類粉末可以分為高度、中度和低度活化粉末。在鋁化物涂層沉積過程中，在高溫約1050℃下生成低鋁含量NiAl相（低活性過程），而在700℃下則生成高鋁含量NiAl相（高活性過程）。
2.2 非接觸式滲
非接觸式滲是將待滲零件置于容器內(nèi)，避免其與粉末混合劑相接觸，該混合劑通常呈顆粒狀。此工藝過程是在甑式爐或真空爐內(nèi)完成的。在整個(gè)涂層沉積過程中需向容器內(nèi)供應(yīng)額外的中性運(yùn)載氣體，以輸送出沉積涂層時(shí)產(chǎn)生的混合氣體。現(xiàn)有幾種不同的非接觸式滲透法正在被應(yīng)用，包括負(fù)壓滲透工藝、由SNECMA研發(fā)的脈沖氣相滲鋁工藝以及用兩種不同化學(xué)成分的混合物進(jìn)行的滲透工藝似乎最具吸引力。該方法的主要益處如下：無需待滲材料與粉末接觸，這一點(diǎn)能顯著提高涂層的表面質(zhì)量；可對整個(gè)工藝過程實(shí)施更多的控制；工藝過程更加整潔（與粉末工藝相比）；以及鋁化物涂層可以通過添加元素進(jìn)行改良以提高其耐熱性能。圖1所示為鉑改良鋁化物涂層的顯微結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是在鍍鉑和鍍鋁過程中獲取的。
鉑改良鋁化物涂層能提高耐熱性能，已在1100℃下1小時(shí)循環(huán)的試驗(yàn)室抗氧化循環(huán)試驗(yàn)中得以證實(shí)。
2.3 CVD滲鋁技術(shù)
化學(xué)氣相沉積技術(shù)由上述鋁化物擴(kuò)散涂層沉積技術(shù)演變而來?；瘜W(xué)氣相沉積過程中將渦輪葉片置于甄內(nèi)，并向甄內(nèi)供應(yīng)在外部反應(yīng)器內(nèi)生成的AlCl3+H2氣體。AlCl3氣體是在含有鋁化物的受熱生成器內(nèi)與HCI發(fā)生反應(yīng)后形成的。然后預(yù)熱AlCl3+H2，在溫度約達(dá)1000℃時(shí)供應(yīng)到甄內(nèi)。裝有氣體的化學(xué)氣相沉積甄通常在鐘罩式爐、均熱爐或升降式爐內(nèi)加熱到工作溫度。存留在甄內(nèi)的反應(yīng)氣體用特殊氣體中和系統(tǒng)進(jìn)行處理。滲鋁法能同時(shí)涂覆渦輪葉片的內(nèi)外表面，尤其是冷卻通道，該區(qū)域用其他涂覆方法就比較難處理。除此之外，應(yīng)用該工藝還可以調(diào)節(jié)冷卻率，這對幾種鑄造高溫合金熱工作參數(shù)的計(jì)算至關(guān)重要。
3.熱障涂層制備工藝
由于燃燒室零部件和動靜葉片上采用熱障涂層，所以進(jìn)口溫度可以有所增加。與涂有陶瓷涂層的材料表面溫度相比，采用熱障涂層能使所應(yīng)用的高溫合金表面溫度降低170℃左右。此外，熱障涂層能降低必需的冷卻空氣量，同時(shí)能保持恒定的排氣溫度，而且能顯著提高零部件的耐久性和抗熱變能力。
熱障涂層是由含有ZrO2xY2O3的陶瓷面層和含有MCrAlY（M=Ni，Co，F(xiàn)e）的黏結(jié)層構(gòu)成的。較低的導(dǎo)熱性再結(jié)合陶瓷材料的特性能降低黏結(jié)層之上的層間溫度，這就能使熱障涂層的抗氧化性和抗高溫腐蝕性有所提高。
最通用的熱障涂層制備技術(shù)有APS（空氣等離子噴涂）、LPPS（低壓等離子噴涂）或EB-PVD（電子束物理氣相沉積）。熱噴涂技術(shù)通常用來制備燃燒室零部件及靜葉片上應(yīng)用的TBCs（熱障涂層），而動葉片上應(yīng)用的熱障涂層一般采用EB-PVD技術(shù)制備。
用空氣等離子噴涂技術(shù)和EB-PVD技術(shù)制備的TBCs在結(jié)構(gòu)和性能上各有不同。等離子噴涂的涂層顯示為帶狀結(jié)構(gòu)，而EB-PVD制備的涂層以柱狀結(jié)構(gòu)為特征。等離子噴涂的熱障涂層易受熱應(yīng)力影響，有大量的微裂紋產(chǎn)生和生長從而導(dǎo)致出現(xiàn)裂解現(xiàn)象，這也有可能致使涂層完全剝落。眾所周知，在陶瓷層與MCrAlY層之間形成的TGO（熱生長氧化物）層對熱障涂層的耐久性有很大的影響。TGO層對熱障涂層性能的影響，尤其是對結(jié)構(gòu)和厚度的影響，成為當(dāng)前研究的主要課題。
采用EB-PVD技術(shù)制備出的熱障涂層結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中顯示出更強(qiáng)的抗熱應(yīng)力能力。不僅僅是因?yàn)樵诔练e過程中形成的有特點(diǎn)的柱狀結(jié)構(gòu)在熱循環(huán)期間起到較好的應(yīng)力補(bǔ)償作用，還有這種結(jié)構(gòu)能防止涂層基底出現(xiàn)裂紋。
4.耐侵蝕、腐蝕涂層制備工藝
應(yīng)用防護(hù)涂層可以防止航空發(fā)動機(jī)零部件遭受腐蝕損傷。發(fā)展PVD技術(shù)目的在于提高涂層的性能并擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。由目前研發(fā)的PVD技術(shù)獲得的涂層成為航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)葉片最具吸引力的涂層制備技術(shù)之一。用于這種特殊結(jié)構(gòu)件的防護(hù)涂層必須符合多方面要求，既包括機(jī)械性能的還包括耐腐蝕和耐磨損方面的。
Arc-PVD屬于PVD技術(shù)的一種，制備出的防護(hù)涂層種類廣泛，當(dāng)然也包括多層涂層。該技術(shù)以高的電離度和相對高的沉積能力為特征。Arc-PVD的主要優(yōu)勢在于制備出的涂層不僅非常堅(jiān)固耐磨，而且耐腐蝕性極強(qiáng)。
由PVD技術(shù)制備的涂層中，氮化鉻涂層較其它氮化物涂層的耐腐蝕性相對更高一些，原因在于該涂層結(jié)構(gòu)精細(xì)密實(shí)且密度高?？梢酝ㄟ^應(yīng)用鉻或鋁夾層來提高氮化鉻涂層的密度，其密度的高低在很大程度上決定了涂層的耐腐蝕性能。
Arc-PVD技術(shù)制備的鉻涂層對鋼基合金的粘結(jié)性最強(qiáng)，高達(dá)80N，另外，它能對之后的Cr/CrN多層涂層中較硬的氮化鉻層提供完美的粘結(jié)效果。除此之外，也一直在嘗試制備鋁粘結(jié)層和Al/AlN多層涂層。
鋁基涂層是最具發(fā)展前景的陰極保護(hù)涂層。通過磁控管濺射獲得的涂層顯示出良好的耐腐蝕性，但是這種涂層的摩擦性能卻很差。采用PVD技術(shù)制備出的涂層具有較強(qiáng)的耐腐蝕性當(dāng)然是最合理也是最可取的，尤其是在自動化和飛機(jī)制造業(yè)領(lǐng)域。沉積到鋼質(zhì)材料上的Al、AlMg、Cr、Cr/CrN和Cr/CrN/Al涂層有望取代主要以電沉積工藝制備的鎘涂層。
Arc-PVD制備的多層涂層由氮化鉻組成且包含鉻夾層，其具有很高的耐腐蝕性。這種涂層也被公認(rèn)為靈敏涂層，因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)構(gòu)能根據(jù)作業(yè)條件決定磨損強(qiáng)度。經(jīng)證實(shí)葉片進(jìn)氣邊上相對軟的鉻涂層很少遭受損傷，而排氣邊上的氮化物硬化層能提供有效的防腐蝕保護(hù)。
結(jié)論
篇13
該零件外形均由曲面構(gòu)成，壁厚為3.175mm，外圓型面上有八個(gè)大島嶼與一個(gè)小島嶼，在前端面有144處孔，徑向孔有20處。在零件后端面有160處孔，徑向孔有21處，并有21處花邊。針對零件在加工中受到零件材料難加工，及零件型面復(fù)雜的制約，我們進(jìn)行了大量的研制工作。本篇論文論述了高壓渦輪機(jī)匣加工研制的整個(gè)過程。
本論文內(nèi)容主要包含以下兩個(gè)部分：
a.概述部分：介紹GE公司大型鈷基高溫合金機(jī)匣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工工藝難點(diǎn)；
b.工藝路線及機(jī)械加工：針對零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工難點(diǎn)論述零件加工工藝和機(jī)械加工過程。
1 零件及加工概述
1.1 零件結(jié)構(gòu)
高壓渦輪機(jī)匣為鈷基高溫合金環(huán)形靜止零件，輪廓以曲面為主，最大外徑尺寸φ1137mm，高116.497mm，型面壁厚3.619mm，型面上有八個(gè)大島嶼及一個(gè)小島嶼；零件分前后端面，前端面有114個(gè)通孔，徑向孔有20處。在零件后端面有160處孔，徑向孔有21處，并有21處花邊。零件整體如圖1
1.2 零件材料及特點(diǎn)
1.2.1鈷基高溫合金
高壓渦輪機(jī)匣材質(zhì)為RENE41，毛料為鈷基高溫合金模鍛件，含有金屬主要成分有鎳、鉻、鎢和少量的鉬、鈮、鉭、鈦等合金元素。鈷基高溫合金具有較高的強(qiáng)度、良好的抗熱疲勞、抗熱腐蝕、和耐磨腐蝕性能。用于制作航空噴氣發(fā)動機(jī)、工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)、艦船燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪增壓器。正是由于這種性能，該材料用于高壓渦輪機(jī)匣。
1.2.2 加工特點(diǎn)
鈷基高溫合金材料由于成分的原因，材質(zhì)硬難于切削，在加工時(shí)受切削力影響變形不大。零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對工藝路線、刀具及加工的方法有所要求，在新件的研制階段需要合理安排工藝路線及安排合理的加工方法。
1.3 工藝難點(diǎn)
該零件從設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行工藝分析，從工藝路線、加工、刀具三個(gè)方面對加工難點(diǎn)進(jìn)行論述。
1.3.1 機(jī)械加工
零件的材料硬度大，型面復(fù)雜：
切削零件材料時(shí)，零件材料硬度大，型面加工長。在進(jìn)行半精車時(shí)進(jìn)行深槽加工，普通刀具難于加工該處。
銑加工表面：在進(jìn)行粗銑削加工時(shí)，零件型面余量大，最大處達(dá)到19mm余量，加工時(shí)需用大量刀具。
2 加工工藝研究
2.1 工藝路線
通過以上的分析制定工藝路線，編制工藝規(guī)程，由于零件整體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工路線已先車加工零件外形，后進(jìn)行粗銑加工去余量，然后進(jìn)行熱處理工序。再進(jìn)行精銑加工零件的型面，后焊接，再進(jìn)行零件的精車加工，后對零件進(jìn)行銑花邊及鉆孔，最后對零件內(nèi)部進(jìn)行噴涂。
2.1.1 工藝路線制定
工藝路線：№0毛料—№5車后端面基準(zhǔn)—№10粗車前端及型面—№15粗車后端及型面—№20粗銑外型面—№25去應(yīng)力熱處理—№30修后端面基準(zhǔn)—№35半精車前端及型面—№40半精車后端及型面—№50精銑外型面—№55去毛刺—№60焊接連接座—№70修基準(zhǔn)—№75精車前端—№80精車后端—№85鉆前端面孔、徑向孔并銑端面槽—№90鉆后端面孔、徑向孔并銑端面槽—№100攻螺紋—№105標(biāo)印—№110清洗—J115中間檢驗(yàn)—120熒光檢查—125清洗—130集件—135裝配—140清洗—145噴涂—150車涂層—155修噴涂表面—J160最終檢驗(yàn)—165入庫
2.1.2 工裝和刀具選擇
工裝：主要根據(jù)GE公司提供的車床和銑床夾具結(jié)構(gòu)圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)并制造，檢測用約束測具為自主設(shè)計(jì)制造。
刀具的選擇：鈷基高溫合金是一種難切削材料，刀具本身成分內(nèi)含有鈷成分，在加工中，刀具材料容易與零件材料產(chǎn)生親和，刀具很容易磨損，故選用刀具時(shí)，應(yīng)選用耐磨涂層，防止零件在加工時(shí)，刀具磨損，使得刀具有更高耐磨性，零件得到更好的表面質(zhì)量且延長刀具壽長。
2.2 車加工
車加工共有9道工序：№5車后端面基準(zhǔn)—№10粗車前端及型面—№15粗車后端及型面—№30修后端面基準(zhǔn)—№35半精車前端及型面—№40半精車后端及型面—№70修基準(zhǔn)—№75精車前端—№80精車后端
№5車后端面基準(zhǔn)：本道工序車加工零件的內(nèi)孔及外圓，用于下一道工序的找正及壓緊；
№10粗車前端及型面：去除大部分余量為精加工單邊留有3mm余量；
№15粗車后端及型面：去除大部分余量為精加工單邊留有3mm余量；
№30修后端面基準(zhǔn)：熱處理后，進(jìn)行修基準(zhǔn)工序，為下道車加工做準(zhǔn)備。
№35半精車前端及型面：在零件型面處加工到零件設(shè)計(jì)圖尺寸，端面留有余量1mm余量。（在NO20工序應(yīng)力釋放后，型面加工到零件設(shè)計(jì)圖尺寸）
№40半精車后端及型面：在零件型面處加工到零件設(shè)計(jì)圖尺寸，端面留有余量1mm余量。（在NO20工序應(yīng)力釋放后，型面加工到零件設(shè)計(jì)圖尺寸）
№70修基準(zhǔn)：車零件的止口端面及外圓，用于零件的裝夾找正。
№75精車前端：將零件端面尺寸加工到零件最終尺寸，并扎槽。
№80精車后端：將零件端面尺寸加工到零件最終尺寸，并扎槽。
2.3 銑加工
零件的精銑加工：
零件的精銑加工，在精銑加工時(shí)，注意合理的安排零件的加工路線，加工的先后順序，加工時(shí)的走刀路線。具體精銑的加工路線如下：
第一步：加工零件型面，在加工零件型面時(shí)，采用切線進(jìn)刀，在加工零件型面時(shí)，采用上下往復(fù)銑加工，保證零件的表面質(zhì)量，零件的表面粗糙度，銑削零件的型面。
第二步：銑加工島嶼凸臺表面，用Φ20刀具銑加工凸臺表面，在零件表面方向進(jìn)刀切削
第三步：加工島嶼大孔及島子臺階。
第四步：清理大島嶼兩側(cè)，用Φ20R3進(jìn)行清理島嶼兩側(cè)。
第五步：清理小島嶼，在小島嶼外層走兩次，將零件銑型面的殘余清除。
第六步：清理小島嶼下部，用R6球刀進(jìn)行清根，清根時(shí)需注意刀具的磨損。
2.4 關(guān)鍵和難點(diǎn)
高壓渦輪機(jī)匣加工的關(guān)鍵在于車加工的車槽及銑加工的工藝路線。
2.4.1 進(jìn)行粗銑零件型面，注意走刀路線的刀路，在粗銑時(shí)，大量去除零件余量。
2.4.2 除零件余量后需要對零件進(jìn)行熱處理，將零件粗車及粗銑時(shí)的殘余應(yīng)力釋放。
2.4.3 后進(jìn)行車基準(zhǔn)及半精車加工。在半精車時(shí)，先用R2.5球刀進(jìn)行粗扎槽，在用R2球刀進(jìn)行精車。在遇到特殊槽型時(shí)，選用非標(biāo)刀片進(jìn)行車加工零件的型面。
2.4.4 進(jìn)行精銑加工時(shí)，注意零件的走刀路線，合理的安排刀路，加工出零件的型面。
3 加工工藝總結(jié)和推廣
隨著民用航空飛機(jī)的發(fā)展，類似鈷基高溫合金被越來越多的應(yīng)用，鈷基合金材料應(yīng)用領(lǐng)域的越來越廣泛，必將對制造業(yè)提出更高的要求，對特種合金加工工藝的研究也會更加深入。
此次對鈷基高溫合金類大型機(jī)匣件工藝方法的第一次探索嘗試，發(fā)現(xiàn)了一些鈷基高溫合金的加工工藝方法，如合理安排零件工藝路線，選用合適刀具進(jìn)行加工，安排合理的走刀路線；除此之外，也對刀具對零件加工中應(yīng)用的重要性有所認(rèn)識，這些方法和措施也會推廣到其他GE公司的大型機(jī)匣合金類零件的研制中去，不斷摸索創(chuàng)新。
參考文獻(xiàn)
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