面向航空復雜薄壁零件智能加工的進化建模方法*

（西北工業大學現代設計與集成制造技術教育部重點實驗室，西安 710072）

目前，航空發動機關鍵零件加工存在精度低和質量穩定性差等問題，嚴重制約了我國航空發動機技術的發展[1]。由于材料難加工、結構復雜、壁厚很薄，發動機關鍵零件在加工過程中產生伴隨材料切除的非線性、強時變問題（零件幾何與動力學變化以及刀具的快速磨損等現象）。采用現有的方法難以對該類零件的加工過程進行精確的建模，只能簡化表征，從而限制了模型的精度和預測能力[2]。

本文針對復雜薄壁零件加工過程非線性、強時變的建模問題，提出了基于時域離散的加工過程多態演化模型，給出了多態模型的演化機制，并建立了零件幾何演化模型、零件動力學演化模型、刀具磨損演化模型以及加工誤差補償進化模型。以機匣和葉片為例，通過仿真和試驗方法驗證了多態演化模型及進化建模方法的可行性。

加工過程的多態演化模型

加工過程的多態演化模型是加工過程的時域離散表示，包括多態模型和演化模型。多態模型是離散時間序列上的加工過程狀態集合。演化模型是實現多態模型中相鄰狀態之間轉移的子過程。通過時域離散，可將非線性時變過程轉化為局部的線性定常過程進行建模和求解。

1 加工過程的時域離散方法

以發動機機匣為例，設其在時域[0,T]內的加工過程狀態為{St=S(t)|0＜t＜T，S0=S(0)}，則其時域離散和多態演化模型定義方法如圖1所示。

（1）從機匣毛坯到成品的加工過程可劃分為粗加工、半精加工、精加工和拋光等工序。……