整体涡轮大扭曲叶片电解精加工方法与试验研究

材料为高温合金的整体涡轮盘,其大扭曲叶片加工一直是制造业中的难题。提出多轴联动复合平面摆动展成电解方法加工大扭曲叶片,用一次进给电解实现叶盆、叶背面加工;分析复合平面摆动展成电解加工叶片型面成形规律,优化复合摆动展成电解加工数控编程及阴极结构设计,解决叶背出气边电解过切、根部三角区过切、出口短路等关键工艺问题;进行摆动式展成进给电解试验与分析,一次电解可达叶盆、叶背型面精加工要求。     

复合平面摆动展成电解加工整体构件异形面的成形分析及应用

各类新型航空发动机中大量采用整体结构件,其异形面加工一直是机械制造中的难点。提出整体构件异形面的复合平面摆动展成电解加工方法,用一次进给“电解”达到型面加工要求。分析复合平面摆动展成电解间隙动态过渡过程,进行成形规律分析;以整体涡轮大扭曲叶片型面为研究对象,优化复合摆动展成进给加工轨迹,设计有补液流场的薄片底板与阴极体的组合式阴极,进行复合摆动展成进给电解加工试验,一次进给电解同时去除叶片通道两面余量,达到精加工效果;验证此方法加工变断面整体构件在生产率、精度、成本等方面的技术优势,为复合平面摆动展成电解工艺的拓展应用建立基础条件。     

整体叶轮数控展成电解加工运动轨迹及速度研究

在整体叶轮扭曲叶片型面加工方法中,数控展成电解加工展示了其优势。本文针对某型号航空发动机整体叶轮的加工,首先阐述了利用直纹面拟合扭曲型面的方法,然后通过对四轴数控展成电解加工过程的分析,采用不共原点的坐标变换对加工中的工件运动进行了研究,获得了各轴运动轨迹及工件上任意点的速度,分析了速度对展成电解加工间隙的影响,提出了编制数控加工程序的方法。最后,用试验对利用此法编制的数控加工程序进行了验证,试验结果表明该法能加工出符合要求的叶片型面。     

数控展成是电解磨削整体叶轮叶片型面的研究

为解决整体叶轮片型面的精加工难题，进行了五轴联动数控展成电解磨削的基础研究，根据数控展成电解磨削整体叶轮叶片型面这一加工方法的特点，在分析了数控展成电解磨床的结构与运动的基础上，介绍了经济型多轴数控系统及其联动控制方法，建立了电解磨削非平行直纹展成曲面的数学模型，开发了五轴联动数控展成电解磨削自动数控编程系统，对航空发动机整体叶轮的叶片型面进行了电解磨削的工艺试验。结果表明，数控展成电解磨削工艺的加工精度和表面粗糙度可满足整体叶轮的技术要求。     

数控展成电解磨削整体叶轮叶片型面的研究

为解决整体叶轮叶片型面的精加工难题 ,进行了五轴联动数控展成电解磨削的基础研究。根据数控展成电解磨削整体叶轮叶片型面这一加工方法的特点 ,在分析了数控展成电解磨床的结构与运动的基础上 ,介绍了经济型多轴数控系统及其联动控制方法 ,建立了电解磨削非平行直纹展成曲面的数学模型 ,开发了五轴联动数控展成电解磨削自动数控编程系统 ,对航空发动机整体叶轮的叶片型面进行了电解磨削的工艺试验。结果表明 ,数控展成电解磨削工艺的加工精度和表面粗糙度可满足整体叶轮的技术要求。     

数控展成电解加工中阴极运动轨迹分析及展成叶片型面的校验

针对当前航空航天产品中的整体叶轮加工困难这一现状,提出了采用数控展成电解加工的方法来加工整体叶轮的扭曲叶片型面。为了确保加工中被加工叶片的形状符合设计图纸要求,对数控展成电解的试验进行了研究,得出了一种简单、可行的实验计算方法。首先计算出阴极的运动轨迹,再设计专门程序仿真阴极加工运动轨迹,从而预测叶片加工型面,对展成叶片型面进行校验。     

数控展成电解加工中阴极运动轨迹分析及展叶片型面的校验

针对当前航空航天产品中的融洽地轮加工困难这一现状,提出了采用数控展成电解加工的方法来加工整体叶轮的扭曲叶片型面。为了确保加工中被国呀叶片的形状符合设计图纸要求,对数控展成电解的试验进行了研究,得出一种简单、可行的实验计算方法。     

数控展成电解光整加工整体叶轮叶片型面的研究

讨论了棒状阴极展成电解加工的成型规律。对其光整加工整体叶轮直纹面叶片型面的几何误差进行了计算，在此基础上提出了一种分段加工的刀位算法。     

数控电解精修整体叶轮叶片型面过切问题研究

针对直线刃简单阴极电解精修直纹面整体叶轮扭曲叶片时的过切问题,提出利用调整阴极运动轨迹的方法予以解决。利用给定数据点对叶片直纹型面进行拟合,通过对叶片型面进行离散推导出编制数控加工程序要求的各轴运动量计算公式。分析了扭曲叶片的几何特性,对利用具有一定宽度的直线刃阴极加工叶片型面时相邻区域产生过切的问题进行了分析,对过切量进行了计算,推导出了初始加工运动轨迹的修正方案,最终加工出满足要求的整体叶轮叶片。     

数控展成电解加工对刀误差对加工精度的影响

介绍了用数控展成电解加工方法加工整体叶轮叶片型面的对刀误差,给出了各项对刀误差所引起的型面加工误差的计算公式,并分析了各项对刀误差对加工度的影响。     

驱动合成气压缩机用工业汽轮机设计分析

针对某化工企业用合成气汽轮机高参数、高转速、高功率等要求的问题,基于透平热力学理论,提出了一种反动式工业汽轮机设计方案。使用透平强度理论对汽轮机直叶片的应力进行了详细计算,使用有限元分析对调节级叶片、末级扭叶片的应力进行了详细研究,使用转子动力学理论对汽轮机转子4种不同振型的不平衡响应振动进行了详细分析。利用动平衡机对转子进行了高速动平衡试验,同时通过汽轮机空负荷试验,检查了转子的实际振动情况。试验结果表明,汽轮机的功率与转速均满足用户的要求,叶片的应力在许用范围之内,叶片强度满足要求,转子的临界转速具有足够的避开余量,转子的振幅不超过25μm,符合API612的要求;该设计方案可满足用户的要求,能广泛满足合成气压缩机的驱动需求。     

1.5级涡轮动叶的非轴对称端壁造型数值研究

为探究端壁造型对涡轮动叶气动性能及流场特性的影响,分析非轴对称端壁造型对涡轮转子叶片的压差作用,开展基于非轴对称端壁造型的理论研究,提出一种涡轮动叶轮毂上凸、下凹的造型方案,研究非轴对称端壁造型对涡轮流场二次流损失的影响。数值模拟分析表明：非轴对称端壁造型对减小横向压差具有重要作用,在动叶轮毂鞍点处进行非轴对称端壁造型,比在通道内造型效果更好;涡轮动叶下端壁不同区间造型可有效降低涡轮动叶通道内的二次流流动损失,使用非轴对称端壁造型方法可有效地减小动叶出口总压损失系数0.132 2%。     

发动机叶片电解加工夹具结构设计与密封性能分析

探讨了叶片全方位电解加工时,夹具的总体结构设计、电解液流道布局、夹具体防腐蚀、导电和绝缘等影响叶片成型精度的若干关键问题;分析了夹具的密封性能对电解液压力、流速和加工稳定性的影响;通过叶片加工试验验证了所设计夹具的精度和可靠性。试验结果表明所设计的夹具定位准确,能加工出符合精度要求的发动机叶片;夹具的密封性能得到极大改善,在相同的进口压力下,加工腔及流道内的压力损失急剧减小,出口压力提高。     

基于五轴机床的叶轮实体建模与加工

由于整体叶轮的叶片是扭曲的,在建模和加工方面都有极大的困难。相比三轴加工机床,五轴机床具有较高的生产率和较好的加工质量等优点。根据实际工程数据,选用Pro/Engineer软件对实体叶轮进行造型,并对整体叶轮数控加工的走刀路径进行了分析和研究,针对干涉问题,选取刀轴自动避让功能,并定义刀轴限界功能。成功将NC程序从Powermill软件中导入到DEMAGE五轴机床。并以某离心式压缩机整体叶轮产品为例进行了加工验证,加工出了实体产品。实验结果表明选用的加工方法和工艺是非常成功的。     

不同展弦比下扭转叶片振动特性分析

以燃气轮机扭转叶片为研究对象,建立不同展弦比下的叶片结构模型,对叶片的固有频率求解,对叶片不同展弦比下振动特性进行讨论分析,得出各展弦比下叶片的固有振动特性规律。结果表明:定宽度时,叶片的高阶次和小展弦比区域振动频率受展弦比影响更为敏感,且随着展弦比增加,叶片的各阶固有频率均降低;定长度时,叶片的弯曲振动频率,随着展弦比的增加而增大,而扭转振动频率却出现一定幅度的上升,同时叶片的扭转振动频率较弯曲振动频率变化更明显。     

发动机叶片电解加工工具进给方向分析和系统设计

超薄扭曲叶片因叶型薄、型面复杂、精度高 ,目前主要以电解加工作为首选加工工艺。本文以某型发动机叶片为研究对象 ,对电解加工中阴极进给方向和毛坯装夹位置作了优化选择 ,同时采用开放式控制系统、模块化设计思想开发可重构电解机床系统以满足不同叶片型面加工的要求。     

涡轮转子叶片对称加工用双主轴铣削机床

为了提高磁悬浮分子泵中硬铝合金整体涡轮转子叶片的加工效率,提出了一种新型的双主轴卧式铣削机床结构。通过介绍其他典型类型机床加工整体涡轮转子叶片的特点,阐述了这种新型机床加工硬铝合金整体涡轮转子叶片的特性及对称加工的实现方法。新型双主轴卧式铣削机床使硬铝合金整体涡轮转子叶片的加工效率理论上可提高近一倍,并且由于分度误差累积的减小使其加工精度相对提高。同时,与购买两台传统机床相比能够降低设备成本。     

Five-axis rough machining for impellers

The most important components used in aerospace, ships, and automobiles are designed with free form surfaces. An impeller is one of the most important components that is difficult to machine because of its twisted blades. Rough machining is recognized as the most crucial procedure influencing machining efficiency and is critical for the finishing process. An integrated rough machining course with detailed algorithms is presented in this paper. An algorithm for determining the minimum distance between two surfaces is applied to estimate the tool size. The space between two blades that will be cleared from the roughcast is divided to generate CC points. The tool axis vector is confirmed based on flank milling using a simple method that could eliminate global interference between the tool and the blades. The result proves that the machining methodology presented in this paper is useful and successful.