本文是一篇机械论文，本文将TRIZ理论应用到航空发动机维修复杂形迹器具数控加工过程中抑制曲翘变形与加工粘刀装置的创新设计中，对形迹器具曲翘变形单元与加工刀具粘刀单元进行了分析，并提出解决方案，有效抑制了加工过程中存在的形迹器具板曲翘变形与刀具粘刀的问题。
１ 绪论
1.1 研究背景和研究意义
航空发动机是指安装在飞机上的发动机，是飞机能否正常起飞、飞行和着陆的关键设备之一。其性能直接影响飞机的安全性和可靠性。航空发动机的研发与制造需要耗费大量的人力、物力与财力，而发动机的使用寿命却相对较短，需要经常进行维修和更换，因此对于航空公司来说，航空发动机的维修和管理是非常重要的一项工作[1]。
在航空发动机维修过程中，需要对发动机内部的各种零部件进行拆卸、检查和更换。如各种螺栓、垫片、轴承、齿轮等等[2]。这些零部件都具有特定的形状和尺寸，需要在维修过程中进行测量、记录和比对。采用形迹器具可以帮助工作人员准确地记录和测量零部件的形状和尺寸，且能够规范化收纳、摆放零部件，以用于指导后续的加工和组装工作，以确保航空发动机的可靠性和安全性。因此，形迹器具在航空发动机维修过程中起着至关重要的作用。
在制作航空发动机维修所需的形迹器具时，普遍采用塑料材质，主要是因为塑料具有轻量、耐腐蚀、不导电、易加工成形等特点[3]。相比金属材质，塑料材质更加适合制作复杂的形状，且具有更好的隔热性能。此外，塑料材质价格相对较低，制作成本较低，不易受到外部环境影响，具有较长的使用寿命。综合考虑，采用塑料材质制作形迹器具是一种经济、实用、高效的选择。
在采用数控加工技术加工塑料形迹器具时，塑料板材料在加工过程中容易受热变形，从而导致形迹器具板曲翘变形。此外，塑料材料在加工时容易产生毛刺和熔融物，进而导致粘刀的情况发生。这些问题不仅会影响加工效率和产品质量，还会增加生产成本和航空发动机维护难度。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 塑料板加工粘刀问题的研究现状
塑料材料在数控加工过程中产生粘刀的问题已经引起了广泛的研究。粘刀现象的产生与塑料材料的高温易熔、黏附性强、热胀冷缩率大等特性有关。目前研究者采取的解决方法包括：改变刀具形状和材质、优化切削参数、改进切削液的性能、采用冷却剂等措施。例如，一些研究表明采用涂覆氮化钛或氮化铝的刀具可以减少粘刀现象的发生；调整切削参数，如降低进给速度和提高切削速度等，可以减少切屑的积聚，降低塑料材料熔化和粘刀现象的发生。这些研究为解决塑料材料加工过程中出现的粘刀问题提供了一些有益的思路和方法。
目前，解决塑料加工粘刀问题主要是从材料热变形控制、刀具选择、加工工艺参数优化等方面来实现。 杜兰萍[4]对塑料切削加工的工艺参数进行了详细介绍，包括刀具的选择、加工速度、切削深度和切削速率等。并介绍了常用的塑料切削加工方法，包括车削、铣削、钻孔和切割等。李贵阳[5]等研究了影响塑料热变形温度测试的因素。通过实验发现，测试结果受到样品厚度、加热速率、载荷大小等多种因素的影响。其中，样品厚度对测试结果影响最大，厚度较大的样品热变形温度较低。此外，加热速率也是一个重要因素，加热速率越快，热变形温度也越高。而载荷大小则对热变形温度没有显著的影响。文章还介绍了热变形温度测试的原理和测试方法，以及塑料材料的热稳定性评价方法。通过对这些因素的控制，可以得到准确可靠的塑料热变形温度测试结果。闵朝勃[6]在文章中提出了一些方法来改善塑料型材的冷冲和热变形性能。这些方法包括添加改性剂、改进挤出工艺和合理设计型材。首先，提到了添加改性剂来改善塑料型材的性能。他指出，通过添加改性剂，可以改善塑料的热稳定性、力学性能和抗氧化性能。其次，介绍了改进挤出工艺来改善塑料型材的性能。他指出，通过优化挤出工艺，可以控制型材的壁厚和尺寸，并改善型材的表面光滑度和均匀性。最后，提到了用合理设计型材来改善其性能。采用方形或矩形截面的型材比采用圆形截面的型材更容易进行冷冲，而采用大尺寸截面的型材比采用小尺寸截面的型材更具有强度和稳定性，进而改善塑料型材的性能。刘泳[7]等探讨了该钢材在高温下的热变形行为及热加工图分析。通过热模拟试验和金相显微镜观察，分析了DIN 1.2738钢材在不同温度和变形速率下的热变形行为，对DIN 1.2738钢材的热加工图进行了分析，提出了相应的热处理工艺流程，以改善钢材的综合性能。
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2 航空发动机形迹器具的加工特性分析
2.1 形迹器具的材料特性分析
在现代制造工业中，形迹器具是一种用于收纳和固定零部件的装置，可以有效地提高生产效率和质量，降低生产成本，同时也可以提高制造过程的灵活性和适应性。形迹器具的应用范围非常广泛，包括汽车、电子、机械、航空航天等行业。通常由高强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀的材料制成。在制造过程中，形迹器具可以用于将不同类型的零部件分别收纳管理，以便于生产、装配和运输[33]。在使用形迹器具时，零部件被安置在预先雕刻好的凹槽中，这些凹槽与零部件的形状和尺寸相匹配。通过使用形迹器具，将零部件放置在准确的位置，可以确保零部件的稳定性和位置精度，从而提高生产效率和质量。图2.1所示为形迹器具板。
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2.2 加工工具分析
2.2.1 加工中心选型
形迹器具通常使用数控加工技术制造，如数控雕铣机、数控激光切割机等，以确保凹槽的尺寸和位置精度。此外，形迹器具通常使用耐磨、耐腐蚀、高强度的材料制成，以保证其使用寿命和稳定性。
本文研究对象为济南品图数控设备有限公司的PT-1325型号数控木工机床，见图2.5。目前使用范围涵盖木工行业、广告行业、工艺品行业等。可以雕刻各种浮雕，影雕，透雕，平面雕刻，切割，洗底等各种效果。它适用于各种木质材料；铝板，铝塑板，塑料板；PVC、亚克力、双色板、密度板、水晶板等广告材料；及人造软大理石等非金属及轻金属材质[41]。
1325木工雕刻机主要性能特点为[41]：
1、全床身采用厚壁钢管焊后去应力回火工艺，保证了加工过程中整体稳定性。
2、采用真空吸附的方式固定待加工非金属材料，且在同一台面上，能同时吸附六个待加工工件，以提高加工效率。
3、采用嵌入式PLC数控系统、使机床与上位机无缝结合，且拥有独特的智能预算法则，实现高速加工。
4、机床Y轴采用双轨双边驱动，可以进行重切削。
5、软件兼容性好，可兼容Types/ArtCAM/文泰等多种CAD/CAM设计软件。
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3 形迹器具板数控加工防粘刀技术研究 ................... 17
3.1 TRIZ理论 ................................... 17
3.1.1 TRIZ理论识别工具 .......................... 18
3.1.2 TRIZ理论解决工具 .......................... 19
4 形迹器具板数控加工防曲翘变形技术研究 ...................................... 43
4.1 问题的提出 ............................... 43
4.2 基于TRIZ理论的形迹器具板曲翘变形问题分析 ..................... 44
5 总结与展望.................................. 66
5.1 总结 ..................................... 66
5.2 展望 .......................................... 66
4 形迹器具板数控加工防曲翘变形技术研究
4.1 问题的提出
在利用机床对塑料板进行数控加工过程中，易产生板材曲翘变形问题，造成产品不合格、材料报废率高，浪费材料，影响交货期。图4.1和图4.2为塑料板加工产生曲翘变形问题的现象。
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5 总结与展望
5.1 总结
本文将TRIZ理论应用到航空发动机维修复杂形迹器具数控加工过程中抑制曲翘变形与加工粘刀装置的创新设计中，对形迹器具曲翘变形单元与加工刀具粘刀单元进行了分析，并提出解决方案，有效抑制了加工过程中存在的形迹器具板曲翘变形与刀具粘刀的问题。现将主要工作总结如下：
（1）总结分析了国内外对塑料材质在加工过程中曲翘变形、刀具粘刀现象的研究现状，并阐述了当前抑制曲翘变形与刀具粘刀方法所存在的问题。由于现有通过调整切削深度、切削速度和夹紧方式等加工参数的方式，未从影响曲翘变形与刀具粘刀内因出发，导致效果不理想。
（2）从形迹器具材料选择出发、分析了加工参数、设备选型、刀具选择等现有加工工艺，提出了基于复杂轮廓测绘方法的数控加工优化改进方案，实现了形迹器具快速测绘加工。
（3）针对形迹器具在数控加工中遇到的粘刀问题，运用TRIZ理论进行了功能分析和因果链分析，建立了塑料板粘刀问题的功能模型和因果链分析图，根据因果链分析得到了关键问题表，并利用TRIZ理论中解决问题的工具建立了对应的模型，通过对其进行求解，得到了解决方案。再根据解决方案进行了设计，并运用仿真软件测试了方案的有效性。
（4）基于灰色关联分析理论，提取出了五项对粘刀影响较大的参数，并利用支持向量机建立了一种优化加工参数分类预测模型，通过对加工参数进行了实验验证，验证了该模型的准确性，进一步抑制刀具粘刀。
参考文献（略）