李文輝，溫學(xué)杰，李秀紅，張 演

（1. 太原理工大學(xué)航空航天學(xué)院，晉中 030600；2. 精密加工山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，太原 030024；3. 太原理工大學(xué)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院，太原 030024）

先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的加工制造水平是國(guó)家綜合科技水平、工業(yè)基礎(chǔ)實(shí)力和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志[1]。整體葉盤(pán)作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心零件，創(chuàng)新性地將葉片和輪盤(pán)作為整體結(jié)構(gòu)，取代了傳統(tǒng)的榫頭榫槽結(jié)構(gòu)，減少了零件數(shù)量，使結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，同時(shí)便于裝配平衡，工作效率和可靠性也得到提升[2]。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，整體葉盤(pán)結(jié)構(gòu)重量可減輕約50%[3]；GE 公司研制的F414 發(fā)動(dòng)機(jī)采用了5 級(jí)整體葉盤(pán)結(jié)構(gòu)，使其推重比提升至9.1[4]。目前，整體葉盤(pán)結(jié)構(gòu)已在YF22、FA18、F22A 等戰(zhàn)斗機(jī)和波音787、空客A380 等客機(jī)上得到應(yīng)用[5]。國(guó)家在“兩機(jī)”專(zhuān)項(xiàng)、《中國(guó)制造2025》、“十三五”科技重大專(zhuān)項(xiàng)等重大戰(zhàn)略規(guī)劃中都重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了上述高端裝備制造的重要地位[6]。

表面完整性是從加工表面的幾何紋理狀態(tài)和物理力學(xué)性能變化等方面來(lái)評(píng)價(jià)和控制表面質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)，主要包括表面粗糙度、表面殘余應(yīng)力、表面紋理等[7]。整體葉盤(pán)長(zhǎng)期服役于高溫、高壓、高速的復(fù)雜工況下，其表面完整性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的服役性能和壽命影響巨大。例如，葉片表面粗糙度增大是發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降的重要原因[8]；Gilge 等[9]發(fā)現(xiàn)壓氣機(jī)葉片粗糙度增大會(huì)導(dǎo)致壓力升高，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率；Liu等[10]通過(guò)試驗(yàn)研究了葉片表面粗糙度對(duì)壓氣機(jī)性能和噪聲的影響，結(jié)果表明，隨著葉片表面粗糙度的增加，壓氣機(jī)總壓比和等熵效率逐漸降低，總噪聲級(jí)增加，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的加工精度從60 μm 提高至12 μm，表面粗糙度Ra由0.5 μm 降至0.2 μm時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率將從89%提升至94%[11]；同時(shí)，表面粗糙度增大還會(huì)導(dǎo)致抗疲勞性、抗腐蝕性降低，而表面殘余壓應(yīng)力能夠阻礙裂紋擴(kuò)展，延長(zhǎng)其疲勞壽命[12–13]。

整體葉盤(pán)制造工藝技術(shù)包括近凈成形毛坯制造技術(shù)、精確成形技術(shù)和表面成性技術(shù)[14]。精確成形制造主要依賴于精密加工技術(shù)的發(fā)展，但成形加工后，整體葉盤(pán)的表面完整性仍不滿足使用要求。例如，數(shù)控銑削后表面粗糙度Ra在1.6 μm 左右，存在加工紋理和接刀痕，且表面存在殘余拉應(yīng)力[15–16]；電解加工后表面粗糙度Ra可達(dá)0.6 μm，且加工穩(wěn)定性不易控制[17]；電火花適用于加工閉式整體葉盤(pán)，加工后表面粗糙度Ra在0.8～1.6 μm，表面存在殘余拉應(yīng)力，且表面存在重熔層、微裂紋等缺陷[18–19]。

目前，表面完整性已成為制約整體葉盤(pán)質(zhì)量提升的難題。針對(duì)整體葉盤(pán)成形加工后不滿足使用要求的問(wèn)題，本文從整體葉盤(pán)的材料特性、結(jié)構(gòu)特征、加工要求3 個(gè)層面總結(jié)分析了整體葉盤(pán)的拋磨特點(diǎn)；對(duì)整體葉盤(pán)現(xiàn)有拋磨工藝 （手工拋磨、數(shù)控拋磨、磨粒流拋磨、磁力研磨、滾磨光整加工）的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀、拋磨效果、技術(shù)優(yōu)勢(shì)與局限性進(jìn)行了綜述，并提出了整體葉盤(pán)拋磨技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，為高性能整體葉盤(pán)的成性制造提供了研究思路與方向。圖1 為研究?jī)?nèi)容結(jié)構(gòu)圖。

圖1 研究?jī)?nèi)容結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure chart of research content

1 整體葉盤(pán)拋磨特點(diǎn)

整體葉盤(pán)長(zhǎng)期處于高溫、高壓、高速環(huán)境下，受離心載荷、氣動(dòng)載荷、高周疲勞載荷等多種載荷作用，容易產(chǎn)生外物損傷失效、腐蝕失效、疲勞失效等[20–21]。圖2[22]為葉片失效原因統(tǒng)計(jì)，可見(jiàn)葉片的材料、加工技術(shù)等對(duì)其使用壽命有很大影響。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)服役性能和壽命要求的持續(xù)提升，對(duì)整體葉盤(pán)的材料、結(jié)構(gòu)和加工質(zhì)量提出了更高的要求，其拋磨特點(diǎn)包括難加工的材料特性、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特征和較高的加工要求。

圖2 葉片失效原因統(tǒng)計(jì)[22]Fig.2 Statistical of blade failure causes[22]

1.1 材料特性

整體葉盤(pán)常用材料包括鈦合金、高溫合金、不銹鋼、復(fù)合材料等，具體牌號(hào)如表1 所示，不同的材料對(duì)拋磨過(guò)程影響不同。由于鈦合金導(dǎo)熱系數(shù)小，與磨具材料的化學(xué)親和性較強(qiáng)，容易造成磨屑黏附，還會(huì)形成較大熱應(yīng)力，造成局部燒傷或變形[23–25]；高溫合金中鈷、鉻、鉬等強(qiáng)化元素含量較高，高溫強(qiáng)度高，且導(dǎo)熱系數(shù)小，容易造成表面燒傷[26–27]；不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小，線膨脹系數(shù)較大，在拋磨過(guò)程中容易引起表面燒傷或變形[28–29]；復(fù)合材料導(dǎo)電性能低、硬度高、脆性大，拋磨過(guò)程中易造成磨具磨損，且容易導(dǎo)致表面燒傷、產(chǎn)生表面拉應(yīng)力等[30]。針對(duì)不同的材料，需要選擇合適的拋磨工藝以實(shí)現(xiàn)難加工材料的高效率、高質(zhì)量去除。

表1 整體葉盤(pán)常用材料Table 1 Blisk commonly used material

1.2 結(jié)構(gòu)特征

如圖3 所示，整體葉盤(pán)在結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出葉片厚度薄且薄厚不均、葉型復(fù)雜、彎扭度大、葉展長(zhǎng)、流道深且窄等結(jié)構(gòu)特征，使得整體葉盤(pán)拋磨的難度和成本大幅增加。整體葉盤(pán)葉片型面為復(fù)雜自由曲面，薄厚不均使得其加工余量分布不均勻，磨具系統(tǒng)讓刀現(xiàn)象嚴(yán)重；葉片厚度薄，使得其剛性差，在拋磨過(guò)程中極易發(fā)生變形，從而影響表面質(zhì)量和型面精度；進(jìn)排氣邊厚度更薄，如大型風(fēng)扇整體葉盤(pán)葉片進(jìn)排氣邊厚度約0.3 mm，小型壓氣機(jī)葉盤(pán)葉片厚度甚至可達(dá)0.1 mm，在拋磨過(guò)程中易發(fā)生過(guò)拋現(xiàn)象；由于流道深且窄的特點(diǎn)，磨具系統(tǒng)的可達(dá)性差，在拋磨過(guò)程中磨具易與葉片發(fā)生干涉，使得整體葉盤(pán)葉根處及流道面的拋磨效果較差[30–33]。

圖3 整體葉盤(pán)Fig.3 Blisk

1.3 加工要求

由于整體葉盤(pán)的表面完整性和型面精度對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的服役性能和壽命影響巨大，使得其具有較高的加工要求。圖4 為整體葉盤(pán)拋磨部位示意圖，包括葉盆型面、葉背型面、進(jìn)氣邊、排氣邊、葉端、輪盤(pán)端面、輪盤(pán)流道面等，其拋磨要求如下：葉片全型面表面粗糙度Ra低于0.4 μm，輪盤(pán)流道表面粗糙度Ra低于0.8 μm，輪盤(pán)端面Ra低于1.6 μm；輪盤(pán)端面輪廓度0.1 mm、流道面輪廓度0.2 ～ 0.4 mm；壓氣機(jī)整體葉盤(pán)葉片型面輪廓度為– 0.03 ～ + 0.05 mm，風(fēng)扇整體葉盤(pán)的葉片型面輪廓度為– 0.12 ～ + 0.08 mm；材料去除深度為0.002 ～ 0.020 mm；表面殘余壓應(yīng)力在– 800 MPa 左右[30，34–36]。

圖4 整體葉盤(pán)拋磨部位示意圖Fig.4 Schematic diagram of the polishing parts of blisk

2 整體葉盤(pán)拋磨技術(shù)

目前整體葉盤(pán)拋磨技術(shù)包括手工拋磨、數(shù)控拋磨 （數(shù)控拋光輪拋磨、數(shù)控砂帶拋磨、機(jī)器人輔助拋磨）、磨粒流拋磨、磁力研磨、滾磨光整加工等。手工拋磨依靠技術(shù)人員利用手持式砂帶或砂輪拋光機(jī)對(duì)整體葉盤(pán)進(jìn)行拋磨，最終的表面質(zhì)量主要取決于工人的經(jīng)驗(yàn)和技能，且拋磨效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、加工質(zhì)量不穩(wěn)定，因此迫切需要發(fā)展其他拋磨技術(shù)以適應(yīng)整體葉盤(pán)日益增長(zhǎng)的需求。

2.1 數(shù)控拋磨

數(shù)控拋磨是利用多軸數(shù)控機(jī)床或機(jī)器人等夾持拋光輪、砂帶等磨具，根據(jù)整體葉盤(pán)結(jié)構(gòu)特征，執(zhí)行一定的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整體葉盤(pán)型面的數(shù)控拋磨。根據(jù)數(shù)控設(shè)備和磨具的不同，數(shù)控拋磨分為數(shù)控拋光輪拋磨、數(shù)控砂帶拋磨、機(jī)器人輔助拋磨等。

2.1.1 數(shù)控拋光輪拋磨

20世紀(jì)80年代美國(guó)開(kāi)始研究整體葉盤(pán)的數(shù)控CBN 砂輪拋磨技術(shù)，到20世紀(jì)末，美國(guó)HUFFMAN公司已開(kāi)發(fā)出了系列化的砂輪和砂帶磨削機(jī)床。在國(guó)內(nèi)，北京航空航天大學(xué)提出了利用CBN 砂輪實(shí)現(xiàn)整體葉盤(pán)及其葉片型面的拋磨方法，并研制出QMK50A 和QMK100 兩種型號(hào)的五軸聯(lián)動(dòng)磨床[37]。中國(guó)航發(fā)南方工業(yè)有限公司黎先才等[16]從拋光輪結(jié)構(gòu)、拋磨軌跡及工藝參數(shù)等方面對(duì)中小型整體葉盤(pán)進(jìn)行拋磨研究，拋磨后銑削紋理被完全去除，表面粗糙度Ra小于0.4 μm。中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司陳雷等[38]針對(duì)窄流道整體葉盤(pán)構(gòu)型特征，分別設(shè)計(jì)了用于拋磨葉片型面、流道及葉根處的拋光輪，拋磨后表面粗糙度Ra小于0.4 μm。

北京航空航天大學(xué)陳志同教授團(tuán)隊(duì)從拋磨工藝、拋磨軌跡、拋光輪設(shè)計(jì)等方面對(duì)數(shù)控CBN 砂輪拋磨整體葉盤(pán)工藝進(jìn)行研究：Li 等[39]采用電鍍CBN 砂輪對(duì)GH4169 整體葉盤(pán)進(jìn)行拋磨試驗(yàn)，拋磨后葉片表面顯微硬度為538.6HV，殘余壓應(yīng)力可達(dá)–1200 MPa，顯著提高了表面完整性；Zhu 等[40]研究了插磨加工、螺旋加工、寬行加工3 種拋磨軌跡對(duì)整體葉盤(pán)的拋磨效果；徐汝鋒等[41]采用分層對(duì)稱(chēng)周磨、分層對(duì)稱(chēng)插磨、螺旋周磨和對(duì)稱(chēng)插磨4 種拋磨軌跡對(duì)GH710 整體葉盤(pán)進(jìn)行拋磨，4 種拋磨軌跡如圖5 所示；Zhang 等[42]提出一種近凈成形整體葉盤(pán)葉片前后緣的五軸自適應(yīng)加工方法，拋磨后葉片前后緣尺寸精度滿足加工要求，表面粗糙度Ra在0.3 μm 左右。

圖5 拋磨軌跡簡(jiǎn)圖[41]Fig.5 Diagram of polishing trajectory[41]

由于CBN 砂輪磨削力較大，拋磨過(guò)程中砂輪和葉片為剛性接觸，不僅容易引起葉片變形，還可能出現(xiàn)過(guò)拋現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致整體葉盤(pán)報(bào)廢。為此，西北工業(yè)大學(xué)自主研發(fā)了“五軸數(shù)控+柔性磨頭+彈性磨具”的拋磨裝置用于整體葉盤(pán)拋磨，裝置示意圖如圖6（a）所示[30]。該機(jī)床采用龍門(mén)式結(jié)構(gòu)，X、Y、Z為直線坐標(biāo)軸，為磨具提供3 向直線運(yùn)動(dòng)；A、C為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸，A軸實(shí)現(xiàn)磨具提供擺動(dòng)，C軸實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)整體葉盤(pán)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)柔性化，設(shè)計(jì)了浮動(dòng)主軸機(jī)構(gòu)，如圖6（b）所示[30]，通過(guò)調(diào)節(jié)氣缸流量來(lái)調(diào)節(jié)拋光力的大小。

圖6 整體葉盤(pán)拋磨裝置示意圖[30]Fig.6 Schematic diagram of the blisk polishing device[30]

西北工業(yè)大學(xué)史耀耀教授團(tuán)隊(duì)對(duì)拋磨工藝參數(shù)和砂布輪軌跡進(jìn)行優(yōu)化研究：Zhang 等[43]采用響應(yīng)曲面法建立表面粗糙度與砂布輪直徑、接觸力、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等參數(shù)的預(yù)測(cè)模型，優(yōu)化后葉片表面粗糙度Ra在0.4 μm 以下，拋磨前后對(duì)比如圖7 所示；Huai[44]和Lin[45–46]等利用正交試驗(yàn)和響應(yīng)曲面試驗(yàn)確定了表面粗糙度Ra、材料去除深度和表面殘余應(yīng)力對(duì)拋磨參數(shù)的敏感性和相對(duì)敏感性程度，得到較優(yōu)的拋磨參數(shù)區(qū)間，拋磨后表面粗糙度Ra為0.32 μm，材料去除深度為2 μm 左右，殘余壓應(yīng)力可達(dá)–786.62 MPa；淮文博等[47]基于砂布輪拋磨原理提出了拋磨效率優(yōu)化方法，通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)度分析獲得較優(yōu)的工藝參數(shù)，拋磨時(shí)間為32 min，表面粗糙度Ra由0.96 μm 降至0.37 μm；Huai 等[48]提出了一種砂布輪拋磨路徑軌跡規(guī)劃方法，給出了偏移曲面、拋磨間距、拋磨步長(zhǎng)和刀軸矢量的計(jì)算公式，使得拋光輪在拋磨過(guò)程中與葉片有效貼合，且拋磨力的方向和大小基本相同；Wang 等[49–50]建立了砂布輪拋磨曲面的物理模型，分析了砂布輪位置對(duì)壓縮量偏差和晶粒軌跡的影響規(guī)律，在此基礎(chǔ)上提出砂布輪位置優(yōu)化方法，拋磨后表面粗糙度Ra可達(dá)0.20～0.25 μm。

圖7 砂輪拋磨前后整體葉盤(pán)表面形貌對(duì)比[43]Fig.7 Comparison of surface morphology of blisk before and after grinding wheel polishing[43]

2.1.2 數(shù)控砂帶拋磨

重慶大學(xué)黃云教授團(tuán)隊(duì)對(duì)砂帶拋磨整體葉盤(pán)開(kāi)展了大量研究：基于整體葉盤(pán)構(gòu)型特征，程榮凱[51]分析了整體葉盤(pán)砂帶磨削特點(diǎn)，在UG環(huán)境下探究了整體葉盤(pán)多磨頭式、刀庫(kù)式、內(nèi)外弧砂帶磨削及機(jī)器人磨削方案的優(yōu)缺點(diǎn)，得到整體葉盤(pán)全型面磨削集成裝備；張疊[52]進(jìn)行整體葉盤(pán)砂帶當(dāng)量磨削試驗(yàn)，得出當(dāng)量磨削對(duì)表面質(zhì)量的影響規(guī)律；為保證整體葉盤(pán)的加工均勻一致性，肖貴堅(jiān)等[53]提出一種砂帶磨削新方法，基本原理如圖8 所示，運(yùn)用該方法對(duì)整體葉盤(pán)葉片型面進(jìn)行拋磨，加工后表面粗糙度Ra低于0.25 μm，表面殘余應(yīng)力為–200 ～ –400 MPa，均勻一致性較好；劉秀梅等[54]分析了數(shù)控砂帶拋磨整體葉盤(pán)葉身、葉緣和葉根部位的過(guò)程，提出了帶有壓力反饋的磨削壓力控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)磨削變形的控制，葉身和葉根部位拋磨前后對(duì)比如圖9 所示；Xiao[55–56]和梅科[57]等利用ANSYS 等軟件對(duì)砂帶磨削過(guò)程仿真，分析各工藝參數(shù)對(duì)拋磨過(guò)程中振動(dòng)現(xiàn)象的影響規(guī)律。

圖8 砂帶拋磨新方法基本原理[53]Fig.8 Basic principle of new abrasive belt polishing method[53]

圖9 葉片型面和葉根拋磨前后對(duì)比[54]Fig.9 Comparison of blade profile and blade root before and after polishing[54]

為消除多次定位和裝夾產(chǎn)生的誤差，吉林大學(xué)張雷教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種用于整體葉盤(pán)拋磨檢測(cè)一體化的砂帶拋磨裝置，裝置分為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、工作臺(tái)模塊、加工模塊、檢測(cè)模塊、數(shù)控系統(tǒng)和冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)整體葉盤(pán)的拋磨加工和檢測(cè)一體化功能[58–59]。在該設(shè)備基礎(chǔ)上，高亞鵬[60]基于模糊PID 控制方法開(kāi)發(fā)恒壓力拋磨控制軟件，并通過(guò)試驗(yàn)證明了該方法的有效性。賀昌龍[61]針對(duì)葉片葉身、葉緣和葉根部分不同的特征，分別設(shè)計(jì)了專(zhuān)用的拋磨工具。袁強(qiáng)[62]對(duì)整體葉盤(pán)的拋磨和測(cè)量軌跡進(jìn)行了規(guī)劃，并進(jìn)行整體葉盤(pán)砂帶拋磨試驗(yàn)，驗(yàn)證了該裝置拋磨系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)的性能。

2.1.3 機(jī)器人輔助拋磨

工業(yè)機(jī)器人已應(yīng)用于搬運(yùn)、噴涂及焊接等簡(jiǎn)單作業(yè)和尺寸測(cè)量、磨削等精密作業(yè)，在航空航天、汽車(chē)、船舶等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景[63]。機(jī)器人具有靈活性強(qiáng)、通用性強(qiáng)、智能化、操作空間大等優(yōu)點(diǎn)，已被應(yīng)用于整體葉盤(pán)的拋磨加工中。美國(guó)ACME、HUCK 等公司采用機(jī)器人砂帶拋磨整體葉盤(pán)[30]。對(duì)于國(guó)內(nèi)而言，各高校主要將機(jī)器人應(yīng)用于單個(gè)葉片的拋磨加工中[64–66]，對(duì)于整體葉盤(pán)的機(jī)器人拋磨研究較少。中國(guó)航發(fā)西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司李飛等[67]利用等弦誤差法對(duì)整體葉盤(pán)機(jī)器人砂帶拋磨軌跡進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后整體葉盤(pán)加工效率提高42.9%，表面粗糙度Ra可達(dá)0.26 μm，其表面紋理較均勻一致，拋磨后表面形貌如圖10 所示。華中科技大學(xué)嘗試將機(jī)器人拋磨技術(shù)應(yīng)用于整體葉盤(pán)拋磨，李鼎威[68]提出了規(guī)劃接觸力方向角的力控方法，并進(jìn)行了仿真分析和試驗(yàn)驗(yàn)證。陳霖[69]搭建了整體葉盤(pán)機(jī)器人拋磨系統(tǒng)，并基于葉片曲面主曲率特征對(duì)拋磨軌跡進(jìn)行規(guī)劃，對(duì)拋磨力、轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和拋磨試驗(yàn)驗(yàn)證。

圖10 機(jī)器人拋磨后表面形貌[67]Fig.10 Surface morphology after robot polishing[67]

隨著數(shù)控技術(shù)的蓬勃發(fā)展，整體葉盤(pán)數(shù)控拋磨裝置已逐漸走向成熟，國(guó)內(nèi)眾多高校從拋磨工藝參數(shù)優(yōu)化、拋磨軌跡規(guī)劃、拋磨工具設(shè)計(jì)等方面對(duì)整體葉盤(pán)數(shù)控拋磨技術(shù)開(kāi)展研究。但由于砂帶和砂輪易磨損、拋磨過(guò)程中易發(fā)生顫振等問(wèn)題導(dǎo)致整體葉盤(pán)各部位的接觸狀態(tài)、受力情況、運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生變化，從而使得加工均勻性變差；且拋磨工具易與葉片之間發(fā)生干涉，使得葉根處的拋磨效果較差。為解決這些問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)分析拋磨過(guò)程中的顫振遠(yuǎn)離，并采用數(shù)控編程技術(shù)、拋磨工藝參數(shù)優(yōu)化、提高系統(tǒng)剛性等方式抑制拋磨過(guò)程中的顫振作用；基于力控原理控制拋磨工具與整體葉盤(pán)之間的接觸力，從而實(shí)現(xiàn)各區(qū)域具有相同的材料去除率；通過(guò)無(wú)干涉拋磨路徑規(guī)劃、拋磨軌跡運(yùn)動(dòng)仿真等技術(shù)避免拋磨過(guò)程中的軌跡干涉問(wèn)題。

2.2 磨粒流拋磨

磨粒流拋磨是指磨料介質(zhì)在壓力作用下沿著夾具與整體葉盤(pán)形成的特定流道運(yùn)動(dòng)，使磨粒與整體葉盤(pán)表面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)整體葉盤(pán)進(jìn)行加工，達(dá)到材料去除、表面拋光及提高表面完整性的目的。磨粒流拋磨具有拋磨效率高、質(zhì)量好、形狀適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，目前已應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)、汽車(chē)、增材制造等領(lǐng)域零件的拋磨加工[70]。

美國(guó)DYNATICS、EXTRUDEHONE等公司采用磨粒流拋磨整體葉輪，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)性能，解決了葉輪因應(yīng)力集中而斷裂的問(wèn)題[71]。GE 公司采用磨粒流技術(shù)拋磨T700 發(fā)動(dòng)機(jī)上I 級(jí)壓氣機(jī)葉盤(pán)1 h 后，表面粗糙度Ra從2.0 μm 降至0.8 μm[72]。法國(guó)SNECMA公司將磨粒流技術(shù)應(yīng)用于粗銑前、精銑前和精銑后整體葉盤(pán)的拋磨加工[1]。首都航空機(jī)械公司陳濟(jì)輪等[71]利用加工實(shí)例說(shuō)明磨粒流技術(shù)對(duì)電解加工、電火花加工、數(shù)控銑削和精密鑄造后的葉輪等零件均有較好的拋磨效果。北京航空工藝研究所郭應(yīng)竹等[73]介紹了磨粒流技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)壓器葉片和渦輪泵轉(zhuǎn)子等關(guān)鍵零部件中的應(yīng)用，與手工拋磨相比，磨粒流拋磨效率提高數(shù)十倍。沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)有限集團(tuán)劉向東等[74]采用磨粒流技術(shù)對(duì)窄流道閉式葉輪進(jìn)行拋磨，拋磨后流道表面粗糙度Ra可達(dá)0.14 ～ 0.45 μm，效率提高1%左右；季田等[75]采用磨粒流技術(shù)對(duì)離心壓縮機(jī)閉式葉輪流道進(jìn)行拋磨，拋磨后表面粗糙度Ra可達(dá)0.29 μm 左右，且各流道加工效果較均勻。

大連理工大學(xué)高航教授團(tuán)隊(duì)建立了整體葉盤(pán)磨粒流拋磨試驗(yàn)平臺(tái)，并開(kāi)展了大量模擬分析和可行性研究：Fu 等[76–77]采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)相結(jié)合的預(yù)測(cè)方法，對(duì)單個(gè)和多個(gè)顆粒進(jìn)行了材料去除分析，說(shuō)明了單向和雙向磨粒流的材料去除分布規(guī)律，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)模擬分析整體葉輪流道內(nèi)的磨料流場(chǎng)分布，如圖11 所示，磨料介質(zhì)在葉片前后緣發(fā)生不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致葉片前后緣發(fā)生過(guò)拋現(xiàn)象，并設(shè)計(jì)了一種帶導(dǎo)向塊的新式夾具用于調(diào)節(jié)整體葉輪葉片前后緣附近的磨料流動(dòng)，改善葉片表面加工均勻一致性，表面粗糙度Ra從0.513 μm 降至0.141 μm；為提高整體葉輪和葉盤(pán)的表面完整性，F(xiàn)u 等[78]提出了旋轉(zhuǎn)磨粒流拋磨方法，基本原理如圖12 所示；朱建輝[11]從理論上分析了旋轉(zhuǎn)磨粒流拋磨過(guò)程中的磨粒運(yùn)動(dòng)及材料去除模型，模擬分析了單個(gè)葉片流道的流場(chǎng)動(dòng)力學(xué)特性；高航等[79]采用旋轉(zhuǎn)磨粒流機(jī)床拋磨鈦合金整體葉輪，以整體葉輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和磨粒流擠壓出口有無(wú)背壓為變量進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，拋磨前后對(duì)比如圖13 所示。

圖11 磨料介質(zhì)流場(chǎng)分布[77]Fig.11 Flow field distribution of abrasive medium[77]

圖12 旋轉(zhuǎn)磨粒流加工原理圖[78]Fig.12 Schematic diagram of rotary abrasive flow machining[78]

圖13 磨粒流拋磨前后對(duì)比[79]Fig.13 Comparison before and after abrasive flow polishing[79]

國(guó)內(nèi)其他高校也對(duì)磨粒流拋磨整體葉輪和整體葉盤(pán)開(kāi)展了一些研究。李俊燁等[80]采用Fluent 軟件模擬了磨粒流拋磨整體葉輪的過(guò)程，分析了磨料速度對(duì)靜態(tài)壓強(qiáng)、動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)、湍動(dòng)能、湍流強(qiáng)度和壁面剪切力的影響。趙路等[81]利用Fluent 軟件仿真分析夾具對(duì)流場(chǎng)的影響規(guī)律，優(yōu)化夾具結(jié)構(gòu)并用于整體葉盤(pán)拋磨試驗(yàn)，驗(yàn)證了夾具對(duì)于整體葉盤(pán)的適用性。孫冉[82]分析了渦輪整體葉盤(pán)構(gòu)型特征，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了磨粒流拋磨整體葉盤(pán)的夾具，并進(jìn)行了拋磨試驗(yàn)。藺小軍等[83]提出一種整體葉盤(pán)磨粒流拋磨專(zhuān)用夾具，能夠正確引導(dǎo)磨料流動(dòng)，避免整體葉盤(pán)在拋磨過(guò)程中發(fā)生葉片進(jìn)排氣邊過(guò)拋、變形等現(xiàn)象。

目前，磨粒流拋磨整體葉盤(pán)技術(shù)已在國(guó)內(nèi)外企業(yè)中得到應(yīng)用，但由于磨粒流技術(shù)的局限性，難以拋磨大尺寸的整體葉盤(pán)。此外，整體葉盤(pán)的復(fù)雜構(gòu)型特征使得葉片進(jìn)排氣邊處容易發(fā)生過(guò)拋，葉片型面各區(qū)域加工不均勻。因此，需通過(guò)仿真分析磨料介質(zhì)的流場(chǎng)分布特征和動(dòng)力學(xué)行為，設(shè)計(jì)夾具以改變整體葉盤(pán)葉片附近磨料介質(zhì)的流動(dòng)特性，緩解葉片進(jìn)排氣邊處磨料的運(yùn)動(dòng)紊亂現(xiàn)象，適應(yīng)不同大小、間距的葉盤(pán)流道，從而改善葉片型面的加工均勻性，滿足高性能整體葉盤(pán)零件的拋磨要求。

2.3 磁力研磨

磁力研磨是利用磁性磨粒在磁場(chǎng)作用下形成柔性磁刷，并產(chǎn)生研磨壓力，施加運(yùn)動(dòng)使得磁刷與整體葉盤(pán)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)整體葉盤(pán)拋磨[84]。由于其良好的適應(yīng)性、自銳性、可控性，又可與數(shù)控機(jī)床或機(jī)器人結(jié)合，對(duì)于復(fù)雜曲面拋磨具有較大的優(yōu)勢(shì)[85–87]。

遼寧科技大學(xué)陳燕教授團(tuán)隊(duì)提出一種整體葉盤(pán)磁力研磨方法：杜兆偉等[88]采用該方法對(duì)GH4169 高溫合金整體葉盤(pán)拋磨30 min 后，表面粗糙度Ra由0.82 μm 降至0.25 μm；郭龍文等[89]對(duì)2017 硬質(zhì)鋁合金的整體葉盤(pán)葉背區(qū)域進(jìn)行拋磨，從表面粗糙度、微觀形貌和殘余應(yīng)力等方面驗(yàn)證了拋磨效果；陳燕等[90]分析了磁極布置形式、開(kāi)槽形狀、比例等對(duì)加工效果的影響，得出徑向磁力研磨可避免磁極與整體葉盤(pán)葉片發(fā)生干涉，開(kāi)矩形槽可有效增大研磨壓力，從而提高拋磨效率；為進(jìn)一步提高效率，于克強(qiáng)等[91]提出了超聲波輔助磁力研磨加工整體葉盤(pán)的方法，加工60 min 后，表面粗糙度Ra由1.38 μm 降至0.18 μm，效率比無(wú)超聲波研磨更高，表面更加細(xì)密、均勻，圖14 為拋磨前后表面形貌對(duì)比；此外，Du 等[92]提出了電解磁力復(fù)合研磨GH4169 高溫合金整體葉盤(pán)的加工工藝方案，與傳統(tǒng)磁力研磨工藝相比，復(fù)合工藝效率提高約50%，但電解加工時(shí)需嚴(yán)格控制影響因素，避免加工質(zhì)量下降。

圖14 磁力研磨拋磨前后表面形貌對(duì)比[91]Fig.14 Comparison of surface morphology before and after magnetic abrasive finishing[91]

隨著加工技術(shù)向高效、精密和超精密方向發(fā)展，具有納米級(jí)光整潛力的磁力研磨方法已得到廣泛應(yīng)用與研究。但與其他拋磨技術(shù)相比，其材料去除率低，對(duì)鎳基合金等難加工材料的加工效果有限。為此，應(yīng)著重分析磁性磨粒的組成成分，制備新型磁性磨粒以提高磁性磨粒的硬度和強(qiáng)度，從而增強(qiáng)磁性磨粒的加工能力和使用壽命；深入探究磁場(chǎng)源產(chǎn)生磁場(chǎng)的機(jī)理，通過(guò)改變磁場(chǎng)分布來(lái)提高磁性磨粒的研磨壓力；探索磁力研磨與其他加工技術(shù)的復(fù)合工藝，如超聲復(fù)合、化學(xué)復(fù)合、電化學(xué)復(fù)合等，充分發(fā)揮各加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從而進(jìn)一步提高加工質(zhì)量和加工效率。

2.4 滾磨光整加工

滾磨光整加工是將顆粒介質(zhì)和液體介質(zhì)放入容器中，依據(jù)一定的幾何約束和運(yùn)動(dòng)約束，構(gòu)成強(qiáng)制的動(dòng)態(tài)平衡的液粒耦合流場(chǎng)；整體葉盤(pán)以不同的預(yù)設(shè)位置及不同的預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)，與顆粒介質(zhì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，顆粒介質(zhì)以不同程度的作用力對(duì)整體葉盤(pán)表面進(jìn)行碰撞、滾壓、劃擦、刻劃等綜合的微量磨削作用，從而提高整體葉盤(pán)的表面完整性，實(shí)現(xiàn)整體葉盤(pán)的成性制造，整體葉盤(pán)滾磨光整加工內(nèi)涵如圖15 所示[93]。

圖15 整體葉盤(pán)滾磨光整加工內(nèi)涵[93]Fig.15 Connotation of barrel finishing technology of blisk[93]

國(guó)內(nèi)外企業(yè)采用振動(dòng)設(shè)備對(duì)整體葉盤(pán)進(jìn)行拋磨。Feldmann 等[94–95]利用噴丸強(qiáng)化、振動(dòng)光飾、振動(dòng)噴丸方法加工三級(jí)整體葉盤(pán)，并從表面粗糙度Ra值、表面殘余應(yīng)力和高周疲勞強(qiáng)度等方面評(píng)價(jià)其加工效果，研究表明振動(dòng)噴丸方法使得表面粗糙度Ra降低至0.25 μm 以下，殘余壓應(yīng)力可達(dá)–800 MPa，疲勞強(qiáng)度提高約35%；噴丸強(qiáng)化顯著提高了表面殘余壓應(yīng)力和疲勞強(qiáng)度，但增大了表面粗糙度Ra值，不同工藝改善殘余應(yīng)力效果如圖16 所示。Alcaracz 等[96]提出了一種DEM–FEM 耦合方法研究振動(dòng)噴丸三級(jí)整體葉盤(pán)的拋磨強(qiáng)化過(guò)程，結(jié)果表明，滾拋磨塊的相對(duì)速度和法向累積接觸能量影響整體葉盤(pán)的表面強(qiáng)化效果，而滾拋磨塊的接觸力和切向累積接觸能量影響整體葉盤(pán)的拋磨效果。中國(guó)航發(fā)西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司何堅(jiān)等[97]采用R420DL 振動(dòng)光飾機(jī)和RCP 203/05 ZS–V 滾拋磨塊對(duì)鈦合金和高溫合金整體葉盤(pán)進(jìn)行拋磨，使得整體葉盤(pán)葉片表面粗糙度Ra值提高1～1.5 個(gè)等級(jí)。汪斌等[98]闡述了振動(dòng)光飾技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、整體葉盤(pán)等重要零件拋磨中的應(yīng)用情況，拋磨后整體葉盤(pán)表面粗糙度Ra值提高1～1.5 個(gè)等級(jí)，采用合理的工藝方法和參數(shù)以及葉緣保護(hù)裝置，可避免葉緣過(guò)拋。中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司劉隨建等[35]采用BJG–2500 振動(dòng)光飾機(jī)對(duì)整體葉盤(pán)進(jìn)行拋磨，加工4 h后表面粗糙度Ra值由1.6 μm降至0.4 μm 以下。楊萬(wàn)輝等[99]采用無(wú)島式振動(dòng)光飾機(jī)對(duì)整體葉盤(pán)進(jìn)行拋磨，其表面粗糙度Ra值提高1～2 個(gè)等級(jí)，在葉片表面引入殘余壓應(yīng)力，表層顯微硬度和疲勞強(qiáng)度提高。張文明等[100]提出了一種整體葉盤(pán)振動(dòng)光飾保護(hù)方法，對(duì)進(jìn)排氣邊進(jìn)行仿形保護(hù)，緩解進(jìn)排氣邊的過(guò)拋問(wèn)題。

圖16 不同工藝改善殘余應(yīng)力效果[94]Fig.16 Improvement effect of residual stress of different processes[94]

基于大量的滾磨光整工藝研發(fā)和工業(yè)應(yīng)用，太原理工大學(xué)嘗試采用新的滾磨光整加工方法實(shí)現(xiàn)整體葉盤(pán)葉片型面拋磨：王秀枝等[101]利用EDEM 軟件對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)類(lèi)零件滾磨光整加工過(guò)程進(jìn)行模擬，提取了多個(gè)區(qū)域滾拋磨塊的接觸力、相對(duì)速度和磨損量，得出一定條件下振動(dòng)式優(yōu)于回轉(zhuǎn)式和離心式方法的結(jié)論，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)類(lèi)零件加工工藝的選擇提供了參考依據(jù)；在此基礎(chǔ)上，李鵬[102]、郭鵬輝[103]、閆澤昭[104]等以接觸力、磨損量、累積接觸能量等為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析了振幅、頻率、回轉(zhuǎn)速度、滾拋磨塊填充量等參數(shù)對(duì)整體葉盤(pán)加工效果的影響規(guī)律，得出振動(dòng)回轉(zhuǎn)式方案可得到較好的加工效果，并采用振動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行了整體葉盤(pán)模擬件加工試驗(yàn)，驗(yàn)證了仿真的有效性；此外，對(duì)滾拋磨塊在不同工況下的流場(chǎng)分布特征和動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了深入研究，圖17 為振動(dòng)回轉(zhuǎn)式滾磨光整加工整體葉盤(pán)過(guò)程中滾拋磨塊流場(chǎng)分布，由于整體葉盤(pán)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)特征，葉片型面不同區(qū)域所受的滾拋磨塊作用行為呈現(xiàn)出較大差別，導(dǎo)致加工均勻一致性差；為此，閆澤昭等[104]嘗試采用擋條等裝置調(diào)控流場(chǎng)分布，改善葉片型面的加工均勻性。

圖17 滾拋磨塊流場(chǎng)分布Fig.17 Flow field distribution of the granular block

相較于其他拋磨工藝，滾磨光整加工設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，成本較低，且滾拋磨塊兼具微量材料去除、表面光整和表面強(qiáng)化的作用，現(xiàn)已在眾多航空企業(yè)中得到應(yīng)用，已成為提高整體葉盤(pán)服役性能和壽命的一種極具發(fā)展?jié)摿Φ某尚灾圃旒夹g(shù)。滾磨光整加工技術(shù)可較好地適應(yīng)整體葉盤(pán)的特殊型面，但加工均勻一致性同樣難以保證。為使得滾磨光整加工技術(shù)有效解決整體葉盤(pán)葉片型面光整加工均勻一致性難題，首先應(yīng)當(dāng)通過(guò)模擬分析振動(dòng)式、回轉(zhuǎn)式等多種工藝下滾拋磨塊之間的相互作用關(guān)系，探究整體葉盤(pán)的復(fù)雜構(gòu)型特征對(duì)于顆粒流場(chǎng)的影響規(guī)律，研究滾拋磨塊在拋磨過(guò)程中的流場(chǎng)分布、速度場(chǎng)和作用力場(chǎng)特征；其次研究拋磨過(guò)程中的加工機(jī)理，從微觀、介觀、宏觀多角度分析滾拋磨塊作用特征和加工效果之間的映射關(guān)系；然后通過(guò)優(yōu)化加工工藝參數(shù)、滾筒形狀、夾具設(shè)計(jì)等手段使得滾拋磨塊對(duì)整體葉盤(pán)進(jìn)行“適流道”加工，提高整體葉盤(pán)的加工均勻性；同時(shí)，研究滾拋磨塊對(duì)整體葉盤(pán)的表面強(qiáng)化作用，綜合改善整體葉盤(pán)的表面完整性。

2.5 對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)整體葉盤(pán)拋磨技術(shù)的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀、拋磨效果的分析可知，針對(duì)整體葉盤(pán)拋磨國(guó)內(nèi)高校和企業(yè)已進(jìn)行大量研究，但各類(lèi)拋磨技術(shù)大多處于研究階段，在拋磨效率、拋磨質(zhì)量、拋磨成本等方面存在差異，基于此對(duì)各類(lèi)拋磨技術(shù)的特點(diǎn)、局限性和拋磨效果進(jìn)行對(duì)比分析，如表2 所示。

表2 整體葉盤(pán)不同拋磨工藝對(duì)比Table 2 Comparison of different blisk polishing processes

3 整體葉盤(pán)拋磨技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

目前，先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)已朝著高推重比、長(zhǎng)壽命和低油耗方向發(fā)展，其服役性能和壽命的提高強(qiáng)烈依賴于先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)材料和先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展。整體葉盤(pán)大多采用鈦合金、鎳基高溫合金及金屬基復(fù)合材料等典型難加工材料，而整體葉盤(pán)結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出葉片薄、扭曲大、葉展長(zhǎng)、流道深且窄等特點(diǎn)，其難加工的材料特性和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特征使得拋磨難度顯著提升。我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)拋磨技術(shù)處于發(fā)展階段，難以滿足整體葉盤(pán)日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，針對(duì)現(xiàn)有整體葉盤(pán)拋磨技術(shù)的局限性及研究現(xiàn)狀，提出其發(fā)展趨勢(shì)，即探索形性協(xié)同式、多工序組合式的拋磨工藝，實(shí)現(xiàn)拋磨工藝的智能決策化，并向綠色環(huán)保方向轉(zhuǎn)型發(fā)展。

（1）整體葉盤(pán)的型面精度同樣對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的服役性能有較大影響，其葉片前后緣的形狀尺寸決定了氣流方向，影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)的氣動(dòng)性能?，F(xiàn)有拋磨技術(shù)在研究過(guò)程中或重點(diǎn)關(guān)注型面精度，或關(guān)注表面完整性，沒(méi)有全面分析。形性協(xié)同式拋磨，即在保證整體葉盤(pán)型面精度的前提下，提升其表面完整性。需深入研究各類(lèi)拋磨技術(shù)的加工機(jī)理和表面完整性創(chuàng)成機(jī)理；采用理論研究、仿真分析、試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的手段研究拋磨工藝參數(shù)對(duì)整體葉盤(pán)型面精度和表面質(zhì)量的影響規(guī)律；以整體葉盤(pán)表面粗糙度Ra值、型面精度、殘余應(yīng)力等為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研發(fā)具有形性協(xié)同拋磨優(yōu)勢(shì)的拋磨技術(shù)，滿足整體葉盤(pán)對(duì)于型面精度和表面完整性的加工要求。

（2）各類(lèi)拋磨技術(shù)在拋磨效率、拋磨質(zhì)量、拋磨成本上存在差異，具有不同的優(yōu)勢(shì)和局限性，采用一種拋磨工藝或一道拋磨工序難以實(shí)現(xiàn)整體葉盤(pán)全型面拋磨要求。采用多工序組合式拋磨工藝，即充分發(fā)揮各類(lèi)拋磨技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，選用最優(yōu)的拋磨工序組合，實(shí)現(xiàn)整體葉盤(pán)優(yōu)質(zhì)拋磨。應(yīng)基于各類(lèi)拋磨技術(shù)的加工機(jī)理，結(jié)合各類(lèi)拋磨技術(shù)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)不同的多工序組合式拋磨工藝，分析不同工序組合對(duì)整體葉盤(pán)型面精度和表面質(zhì)量的作用規(guī)律，指導(dǎo)研發(fā)最優(yōu)的拋磨工藝，進(jìn)一步提高整體葉盤(pán)的拋磨質(zhì)量。

（3）隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)服役性能和壽命要求的不斷提高，整體葉盤(pán)材料更為特殊，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，為適應(yīng)整體葉盤(pán)多樣化的發(fā)展趨勢(shì)及日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，實(shí)現(xiàn)拋磨工藝的智能決策化勢(shì)在必行。目前，國(guó)外對(duì)整體葉盤(pán)拋磨技術(shù)及其裝備嚴(yán)格保密，國(guó)內(nèi)拋磨技術(shù)大多處于研究和試驗(yàn)階段，導(dǎo)致整體葉盤(pán)拋磨工藝數(shù)據(jù)較少，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)后續(xù)整體葉盤(pán)拋磨的指導(dǎo)作用?；诟黝?lèi)拋磨技術(shù)的整體葉盤(pán)拋磨案例構(gòu)建拋磨工藝案例庫(kù)，具體涉及整體葉盤(pán)材料特性、結(jié)構(gòu)特征、加工要求、拋磨工藝及拋磨效果；結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)等手段，基于案例庫(kù)開(kāi)發(fā)面向整體葉盤(pán)成性制造的智能工業(yè)軟件，通過(guò)深度學(xué)習(xí)、遺傳算法等方法對(duì)整體葉盤(pán)拋磨過(guò)程進(jìn)行智能化分析、判斷、決策，優(yōu)選拋磨工藝方案；利用先進(jìn)的檢測(cè)手段實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并控制拋磨過(guò)程，提高拋磨質(zhì)量，并將拋磨過(guò)程及時(shí)反饋至案例庫(kù)中。通過(guò)一系列手段實(shí)現(xiàn)整體葉盤(pán)拋磨技術(shù)的智能決策化，這也與《中國(guó)制造2025》中智能制造工程戰(zhàn)略高度融合。

（4）隨著可持續(xù)發(fā)展的不斷深入，資源和環(huán)境問(wèn)題成為整體葉盤(pán)拋磨工藝必須考慮的因素。各類(lèi)整體葉盤(pán)拋磨技術(shù)中磨具損耗、磨液排放等問(wèn)題引起的能源損耗和環(huán)境污染使得拋磨成本急劇增加。為響應(yīng)《中國(guó)制造2025》中“全面推行綠色制造”和實(shí)施“綠色制造工程”的戰(zhàn)略部署，整體葉盤(pán)拋磨工藝應(yīng)向綠色環(huán)保方向轉(zhuǎn)型發(fā)展。一方面，需要從磨具高效利用、磨具與磨液回收、磨液后處理等方面開(kāi)展研究，減少環(huán)境污染、資源浪費(fèi)；另一方面，探索高效率、高質(zhì)量的整體葉盤(pán)拋磨技術(shù)，提高整體葉盤(pán)壽命裕量，減少拋磨成本和維修成本，實(shí)現(xiàn)綠色制造。