整体叶盘是航空、航天、船海、能源等领域重大装备的核心部件,其加工表面质量问题极易诱发疲劳失效,导致发动机服役寿命缩短。整体叶盘铣削表面有明显的铣削残留高度和波峰波谷,需要采用抛光工艺提升表面质量。但是,抛光工艺主要采用人工抛光方法,人工抛光质量一致性差,效率低,不仅影响整体叶盘结构件的疲劳寿命,而且制约发动机的生产制造周期。本文采用“五轴数控+柔性磨头+弹性磨具”的抛光工艺,开展整体叶盘叶片自适应柔性抛光技术研究,建立高效可靠的抛光工艺方法,以提高整体叶盘表面质量和生产效率。为实现整体叶盘自适应柔性抛光表面粗糙度的预测与控制,本文以“五轴数控+柔性磨头+弹性磨具”为研究平台,以砂布轮为磨具,开展整体叶盘叶片自适应柔性抛光工艺参数优化研究,深入研究工艺参数对抛光力影响规律、面向表面粗糙度的工艺参数区间优化、表面粗糙度预测、效率优化等。论文的主要研究工作和主要结论如下:(1)提出了整体叶盘叶片自适应柔性抛光工艺方法。基于整体叶盘结构特点,分析试验平台“五轴数控+柔性磨头+弹性磨具(砂布轮)”的结构组成和工作原理;结合弹性磨具砂布轮的结构特点,提出整体叶盘叶片自适应柔性抛光工艺方法。(2)建立了抛光工艺参数对抛光力影响规律的预测模型。抛光力是影响抛光表面完整性的关键参数,确保抛光力大小均匀是实现自适应抛光的主要途径。通过单因素试验分析明确了砂布轮抛光力的影响参数及其影响规律,通过正交试验和极差法确定了抛光力的主要影响参数是砂布轮的压缩量和转速;通过对抛光力重复特性和材料切除量试验分析,选取了砂布轮转速和压缩量的二元二次回归正交旋转组合试验范围,利用该正交试验结果建立了抛光力预测模型;通过预测模型误差变化趋势分析,获得了影响抛光力的主要工艺参数稳定域。(3)基于表面粗糙度的工艺参数灵敏度和相对灵敏度概念,提出了工艺参数稳定域和非稳定域、优选区间和非优选区间的划分方法。通过正交试验,建立了面向表面粗糙度的工艺参数灵敏度和相对灵敏度数学模型,获得了砂布轮抛光工艺参数稳定域和优选区间,为工艺参数选择以及表面粗糙度控制提供了理论方法和试验依据。(4)建立了粗糙度比值预测模型。试验证明在同一抛光工艺参数下,抛光前后的叶片表面粗糙度在一定范围内呈比较显著的线性关系,抛光前后的叶片表面粗糙度比值能比较科学地反映抛光工艺参数的加工结果。基于正交中心组合试验结果建立了粗糙度比值预测模型,通过方差分析验证了该模型的显著性,采用响应面法计算得到了抛光工艺参数优化组合和优化比值;计算了优化比值的估计区间及其适应范围;通过抛光试验验证了粗糙度比值预测模型、优化参数和估计区间的可靠性。(5)对砂布轮抛光效率进行研究与优化。为了提高抛光效率,提出了抛光效率和临界抛光次数的概念,建立了抛光次数的两种计算方法。方法一是通过抛光次数与表面粗糙度的关系式求得当表面粗糙度等于0.4μm时的小于其临界值的抛光次数;方法二是在抛光过程中根据当前表面粗糙度大小选择效率相对最高的砂布轮抛光,计算出当表面粗糙度等于0.4μm时每个砂布轮抛光次数之和。通过灰色关联度分析了抛光工艺参数(抛光力、转速、粒度)对优化目标(表面粗糙度、抛光效率)的影响大小,并获得了优化的工艺参数组合。采用两种办法对抛光次数进行了计算,并通过试验结果证明了优化参数的可靠性。最后,对材料为TC4的某型发动机某级整体叶盘上编号为A、B、C、D的四个叶片进行抛光试验,验证了本文抛光工艺参数优化结果的可靠性。