航空发动机难加工材料切削基础数据模型与标准试验方法

Standard, accuracy and effective basic cutting data plays an important role in high-quality and intelligent manufacturing of key parts used in high-end equipment. In this project, aiming at the existing problems in cutting data acquisition, establishment of database and application, such as difficulties in cutting data measurement, data conversion among heterogeneous system, generation of machining conditions related application data, a complete solution is proposed. By taking typical hard-to-cut materials part used in aero-engine as the research object, basic cutting data standard and its testing conditions will be studied and standard cutting test bed will be built, to solve the completeness and validity issues of cutting data. Material - structure - process - process-related data model will be established, as well as the two-way mapping method between the single basic data source and application data, to realize the generation of application data from single basic data source to application data of heterogeneous system. Basic cutting data extrusion from cutting data of heterogeneous systems will be proposed, to solve the cutting data accumulation, evolution and reuse problems. Basic, normative and systematic standard basic cutting test bed, data collection specifications, data warehousing standards and hierarchical database architecture will be formed. The research results will be implemented in the establishment of cutting database in aero-engine industry.

标准规范和准确有效的切削基础数据是实现高端装备关键构件高品质制造与智能制造的源头保障。本项目针对目前在切削数据获取、建库与应用方面存在的“测不了、测不准”、异构工艺系统间数据转换难、工况相关性应用数据生成难等问题，以航空发动机典型难加工材料结构为对象，研究切削基础数据标准及其测试条件与规范，建立标准切削试验台，解决基础数据获取的完备性和有效性问题；提出材料-结构-工艺-过程相关性数据模型，并建立单一基础数据源与应用数据间的双向映射方法，实现从单一基础数据源向异构工艺系统的应用数据生成；提出并建立基于异构工艺系统知识模型的切削基础数据提取方法，解决切削数据的积累、进化和重用问题。通过项目研究形成基础性、规范性和体系性的切削基础数据标准试验台、数据采集规范、数据入库标准以及分层次数据库体系架构，并在航空发动机行业骨干企业切削数据库建设中实现应用验证。

标准、准确、有效的切削加工数据获取、积累及处理方法是实现高端装备关键构件制造的源头保障。针对切削加工数据获取困难、异构工艺系统间数据转换困难、工况相关性数据生成难等问题，本项目重点开展了切削试验方法、切削加工层次化数据结构、异构工艺系统切削基础数据提取等内容的研究。搭建并完善了切削基础试验台，形成了刀具、试件的制作，以及直角切削、斜角切削和模拟铣削等切削试验的规范化方法，积累了航空发动机用GH4169、TC4、C/C复材等材料的切削数据；将切削加工数据划分为切削基础数据层、工艺基础数据层和工艺过程数据层，据此设计了材料-结构-工艺-过程相关的层次化工况数据结构，建立了不同层次间数据的双向映射方法，实现了数据的分层积累存储；建立了考虑异构工艺系统动力学特性的工艺系统模型，分析了工艺系统异构对采集数据的影响，发展了从采集数据中剥离工艺系统影响的切削力系数等基础数据的提取与积累方法；基于层次化工况数据结构，开发了层次化切削数据库与积累数据处理、切削参数智能推荐模块，并在航空发动机、飞机结构件等零部件的加工中进行了试用。本项目通过对切削加工过程中数据的层次化梳理，理清了各类数据之间的关联关系及转化方式，研究成果为切削基础数据的组织、存储、重用，以及切削基础数据的规范化获取奠定了基础。