闭式整体叶盘电火花加工时间预测研究

为满足闭式整体叶盘电火花加工自动化生产需求,提出了一种闭式整体叶盘多轴联动电火花加工时间的预测算法。在不同的进给深度采用不同的材料去除率,基于加权平均法建立了多个伺服轴联动加工情况下的材料去除率模型。利用该方法进行了某型号叶盘的加工时间预测,预测时间与实际加工时间的误差小于6%,表明了该预测算法的可行性。     

闭式整体叶盘电火花加工表面质量研究

闭式整体叶盘是航空、航天发动机的核心部件,其表面质量对整个发动机的可靠性、使用寿命等有重大影响。研究了常规电火花成形加工方法和摇动加工方法对闭式整体叶盘电火花加工表面质量的影响。从加工效率、表面质量、能谱与金相分析结果等方面证明了电火花摇动加工带来的益处。由此可见,电火花摇动加工是一种适于提高闭式整体叶盘电火花加工表面质量的方法。     

整体叶盘电解加工工艺研究

针对某发动机整体叶盘,开展了电解加工工艺研究,在整体叶盘电解加工设备上进行了大量的工艺试验,对其加工工艺进行了摸索.通过对试件加工,初步掌握了整体叶盘叶型电解加工的工艺规律,确定了加工工艺参数,为整体叶盘电解加工的工程化应用打下基础.     

基于UG二次开发的整体叶盘数控加工通道分析

整体叶盘在数控加工过程中，刀具与通道约束面之间易发生干涉碰撞。为解决这一问题，本文分析了整体叶盘通道的特点，在此基础上基于UG二次开发评估叶片弯扭度，计算通道宽度、深度尺寸参数，分析结果为整体叶盘通道数控加工刀具选择与加工工艺制定提供了参考依据。     

闭式整体叶盘EBM和EDM组合制造技术

闭式整体叶盘是航空航天发动机的核心部件。这类零件通常采用五轴或六轴的电火花加工方法制造,加工周期较长。随着航空航天发动机需求的不断增长,提升该类零件的生产效率已非常迫切。提出了一种电子束熔融直接成形(EBM)和电火花加工精密成形(EDM)组合制造闭式整体叶盘的方法。采用电子束熔融成形高效地获得叶盘的近净成形毛坯,再用电火花加工精成形叶片。针对组合制造技术所涉及的电子束熔融制件力学性能、保持加工精度的基准过渡技术等问题进行了研究,结果表明:与单纯的电火花加工相比,EBM/EDM组合制造技术加工叶盘类零件的效率有显著提升。     

基于加工特征的整体叶盘数控编程与加工参数优化

整体叶盘是航空发动机中典型的整体复杂结构件。为提高整体叶盘的编程效率,通过分析其结构特点进行加工特征分类。根据特征类别制定加工工艺,采用hyperMILL软件完成数控编程和加工仿真,并经过后处理器处理得到NC程序。应用该NC程序在KERN 2522五轴联动高速加工中心完成整体叶盘件实际加工。采用正交试验法分析叶片精加工过程中加工参数对叶片表面粗糙度的影响,并优选出最佳参数组合。     

钛合金整体叶盘叶型精密振动电解加工实验研究

针对钛合金整体叶盘叶栅通道狭窄、叶片型面复杂、扭转角度大等特点,采用片状电极对叶片型面进行双面同步精密振动电解加工。分析了电解加工参数对叶片加工精度和表面质量的影响,通过正交试验确定了合理的工艺参数,实现了整体叶盘的叶片叶身型面、根部R角及叶间流道的一次电解成形,型面误差为-0.023~0.040 mm,表面粗糙度为Ra0.53μm,达到了设计要求。对电解加工叶片型面试件的组织形貌进行扫描电镜观察,未发现晶间腐蚀和选择性腐蚀造成的点蚀现象。     

闭式整体叶盘电火花加工伺服灵敏度研究

为解决电火花加工机床伺服参数不理想的问题,对伺服控制系统中影响电极伺服速度的伺服灵敏度进行了研究。通过不同伺服灵敏度下的有效放电率计算和工艺实验,获得了伺服灵敏度同加工效率、表面粗糙度的关系。结合分析结论,给出了电火花粗、精加工阶段的伺服灵敏度选择方法。采用该方法使闭式整体叶盘电火花加工效率显著提高的同时,表面粗糙度值略有下降。     

涡轮静子电火花电弧复合加工工艺研究

航天发动机的涡轮静子是一种集合了闭式整体叶盘难加工结构和高温合金难加工材料于一体的复杂零件。针对该涡轮静子加工效率较低、制造成本昂贵等难题，提出一种电火花电弧复合制造这类零件的方法。首先，采用高速电弧加工方法对高温合金进行工艺试验，分析不同工艺参数下的工件加工效率、表面粗糙度、再铸层和热影响层等方面的变化规律；然后，以高温合金涡轮静子为加工对象，开展电火花电弧复合工艺研究，以实现产品的高效精密加工。结果表明：与单一的电火花成形加工相比，采用电火花电弧复合工艺加工涡轮静子的加工效率提高了52%。     

用于六轴联动数控电火花加工的广义单位弧长增量插补法

针对复杂形状型腔零件的电火花成形加工中以参数曲线形式所描述的运动轨迹,在单位弧长增量法的基础上,研究了由参数曲线表达式直接生成各轴进给脉冲的多轴联动轨迹精插补方法——广义单位弧长增量法。该方法以脉冲当量作为各轴统一单位,将直线轴运动视为一个合成运动、每个旋转轴运动视为一个独立运动,各运动之间通过弧长比例决定插补进度,并将最长运动的每步弧长增量取定为一个脉冲当量,使每个插补周期内每个轴的运动量不大于一个脉冲当量,可将插补误差控制在与机床分辨率所决定的最小单位长度相近的范围内。仿真实验结果表明:该算法与传统的数据采样法相比,能以较小的存储空间消耗量达到较高的插补精度。最后,通过闭式整体叶盘的成形加工实验验证了该算法的稳定性和可靠性。     

涡轮叶片气膜孔制造及检测技术发展与展望

涡轮叶片作为航空发动机最核心的热端部件,在叶身加工气膜冷却孔是提高叶片承温能力的必然趋势。目前主流制孔工艺方法包括电火花加工（EDM）、电化学加工（ECM）与激光加工。其中,电火花制孔工艺最成熟,成本效率优势最为明显,广泛应用于多种型号叶片;电化学制孔可以满足“无重熔层、无微裂纹、无热影响区”的孔壁质量验收要求,但对异型孔加工能力不足限制其应用前景;长脉冲激光主要应用于静子件及燃机叶片的制孔,近些年随着超快激光技术的迅猛发展,孔壁加工精度及质量得到显著提升,使其在叶片转子件的制孔中也获得应用。此外,采用磨粒流、磁力研磨等气膜孔后处理工艺可消除孔口相贯线锐边,避免应力集中效应导致锐边起裂。目前,气膜孔检测技术的工程化应用滞后于加工技术,但对于叶片制孔质量控制与验收标准制定具有重要意义,亟需建立相关标准将先进测试表征方法应用于工程生产中,并长期助力智能制造技术发展。     

七轴并联机床加工汽轮机叶片技术及其工作空间干涉检查研究

并联机构自从1980年就应用于机器人作业,但是第一台并联机床却出现在14年以后.目前,研究并联机床在铣削加工能力方面的文献很少,文章着力于研究并联机床在铣削加工尤其是加工自由曲面的能力.文中描述了并联机床在铣削加工汽轮机叶片的实际应用. 研究了基于UG CAD/CAM铣削汽轮机叶片技术,并考虑了并联机床粗加工和半精加工的效率和精加工的精度控制.UG CAM产生的刀具轨迹文件,不能直接被并联机床数控系统识别,所以必须进行后置处理,文中提出了面向七轴并联机床的刀具轨迹后置处理技术,以生成并联机床CNC系统可读的加工代码.最后为了避免机床在加工中的干涉,针对七轴并联机床的特性,提出了快速工作空间检查算法.     

基于四轴联动动叶片加工的工艺分析

根据某汽轮机动叶片变截面型面、曲率变化较大、叶根平台圆柱面结构、叶冠平台圆锥结构的特点,提出采用四轴联动加工的方法。用Master CAM软件进行曲面造型,用Pro/E软件进行叶根叶冠平台以及圆角的造型并编制刀具轨迹,通过专用后置处理软件得到G代码程序;然后通过数控立式四轴加工中心加工出汽道型线以及圆柱和圆锥平台,从而得出一种利用四轴加工中心加工圆柱圆锥冠结构的动叶片工艺方法。     

叶片模具型面逆向设计方法

针对我国叶片精锻模具逆向设计精度低、设计过程复杂等问题,运用VS自定义算法,实现了对模具型面点云数据的分块化处理,提高了数据点处理精度;运用UG二次开发,实现了曲线曲面的参数化建模和模具模型的检测与自动化修正,并运用Menu Script菜单脚本,实现点云数据处理、模具逆向建模以及检测与修正在UG中的集成,提高了模具逆向设计效率;最后运用Deform-3D软件对叶片模具设计的某些参数进行了验证,并通过工程实例对逆向设计的叶片模具进行了检测分析。     

UGCAM在五轴机床加工汽轮机闭式零件静叶环中的应用

提供了利用UGCAM的五轴功能加工闭式叶轮类的零件——汽轮机静叶环的编程过程和方法,根据闭式叶轮类的零件——汽轮机静叶环的几何特征,安排合适加工工艺流程,选择适用刀具及更换系统。利用UG/Post Builder配置了西门子840D数控系统后处理器,在五轴数控加工中心成功加工了复杂整体闭式叶轮类汽轮机零件静叶环。     

涡轮叶片切削参数研究与仿真

为解决涡轮叶片可选加工参数较多、加工质量与效率难以保证的难题,提出一种涡轮叶片的五轴加工工艺。利用解析分析的方法建立切削力理论模型,对比验证切削力经验公式的模型精度。结合工件受力变形有限元模型,选取优化后的切削参数,并利用可视化软件实现对叶片无偏摆点铣与侧铣程序的编制与仿真。可视化仿真结果表明：该加工工艺及参数下,可获得加工精度较高的叶片表面;点铣法加工精度较高,通用性强,与侧铣法相比效率较低。铣削试验结果表明：仿真表面结果与试验表面在变化规律上吻合良好,证明了所提工艺与参数的有效性,提升了涡轮叶片的制造精度与效率。     

Direct adaptive control of end milling process

A direct adaptive control algorithm, which is spindle speed and drive dynamics independent, has been developed for machining operations. The combined dynamics of feed motion and cutting process are modelled as a third order system whose parameters may vary with spindle speed and part geometry changes during machining. The algorithm does not use any specific time interval, thus sampling time dependent discrete transfer functions and pole assignments are avoided. The adaptive controller is designed to have a closed loop characteristic function which behaves like an open loop regular and stable machining operation. The proposed direct adaptive controller is practical, can be used in any multi-axes machining, and can be combined with chatter suppression techniques which require spindle speed regulation. The algorithm is applied to the adaptive control of milling. Satisfactory results are obtained in constraining the maximum cutting forces and dimensional surface errors in milling experiments.     

高架桥式龙门加工中心滑台结构的动态优化设计

分析了组合封闭薄壁结构中无载构件的特性和对角筋板具有优良扭转刚度的原理，提出以结构的振型为依据，采用适当的筋板结构型式，可以提高结构的动刚度。以此为依据，对高架桥式龙门加工中心的滑台进行优化设计，得到了满意的结果。     

汽车同步器接合套倒角加工过程设计与仿真系统开发

通过对汽车同步器齿端倒角结构和加工原理的分析,抽出了与刀具参数、机床调整和加工精度相关联的要素.对于平面倒角首先建立了加工过程的几何模型,然后推导出数学模型,建立了倒角形状参数与机床调整参数之间的联系.对于曲面倒角,首先建立了刀具的几何和数学模型,然后建立了倒角加工过程的几何与数学模型,将两者相结合,研究了刀具几何参数设计的求解方法,并在此基础上开发了确定刀具调整参数的计算机仿真系统.