整体叶环成组电极电火花高效加工技术研究

为提高整体叶环电火花加工总体效率,针对整体叶环结构特点,提出了一种成组电极多流道同时加工方案。以典型整体叶环为例,详细论述了该方案中的关键技术,包括成组电极型面、进给轨迹及展成运动轨迹设计等。基于关键技术的解决,通过工艺试验对方案进行验证,并试制加工出合格的试验件。研究表明,采用成组电极对整体叶环进行电火花加工,能够提高脉冲利用率,有效缩短带冠叶环制造周期。     

GBS外推法在电火花加工中的应用研究

首先提出了用电火花创成加工整体涡轮的流道曲面中电极加工面造型的问题 ,接着引入外推法中的GBS算法 ,解决了电极曲面的造型问题 ,设计了无干涉电火花精加工电极加工面 ,最后用算例证明了所提出算法的可行性及有效性     

闭式复杂流道类零件数控电火花加工电极设计

以某型三元流闭式整体叶轮叶间流道的数控电火花加工为例,分析其复杂闭式流道的可加工性,继而进行工具电极及其加工运动轨迹设计,并探讨了减小因摇动补偿造成加工误差的方法。以UG二次开发的CAD/CAM模块为设计工具,提出一种新的工具电极设计方法,并在四轴联动数控电火花加工机床上完成了具有闭式复杂流道零件的加工试制,验证了设计方法的可行性。     

闭式整体构件组合电加工关键技术研究

针对包含众多复杂气流通道且由难切削材料制成的封闭式整体构件这一世界性制造难题,对数控电解/数控电火花组合电加工技术进行研究。以几种典型闭式整体构件试制加工为例,论述其总体工艺方案和主要关键技术,包括基于数字化技术的工装夹具、电极及其运动轨迹的设计、加工过程的计算机仿真、叶间流道加工区域划分、工序间加工余量及工艺参数的合理安排等。结合关键闭式整体构件制造技术攻关,通过工艺试验对加工方案进行验证、改进,并试制加工合格的闭式整体构件,解决能加工的问题,相对于单独采用数控电火花加工可提高加工效率40%以上,且能有效降低电极损耗,随着生产批量增大和数控电解加工工艺试验的深入开展,综合加工效率还有较大提升空间。目前已经在新型航空航天发动机、先进透平机械产品的研制中获得成功应用,促进封闭式整体构件制造技术的发展。     

闭式整体叶盘流道粗加工分层刀路规划方法研究

闭式整体叶盘流道型腔区域是一个半封闭的区域,流道型腔区域四周有围带、轮毂及相邻2个叶片。考虑到刀具加工的可达性以及对叶片前缘、后缘材料的铣削,刀具无法从前缘或后缘进刀一次直接完成整个流道型腔的加工,因此需要分别从前、后缘进刀。分析了闭式整体叶盘流道粗加工刀具规划,研究了分别从前、后缘进刀的2个对接加工区域的分割及每个加工区域内分层面的构造,提出了一种相统一的分割面、分层面构造方法,并在每个分层曲面上完成了刀路规划。试切验证结果表明,该刀路规划方法可靠,生成的刀路平滑,无干涉。     

开式整体叶盘鼓形刀叶片精加工刀路规划研究

整体叶盘叶片精加工是决定整体叶盘质量的重要因素。针对开式整体叶盘叶片精加工切削刀路长和加工效率低的问题,首先分析了鼓形刀刀位轨迹规划的基本原理,然后给出了相邻切削行之间残留高度的计算方法,提出了鼓形刀叶片精加工基于切触点规划及刀轴优化的方法。该方法首先通过求交法确定切削面上的切触点,然后调整刀具姿态并进行干涉检查,确定每个刀位的无干涉刀轴姿态,即在可行域内优化得到最佳刀轴。将该方法集成到整体叶盘五轴数控加工编程软件UltraCAM中,经过数控编程、仿真分析及试切加工表明,使用鼓形刀进行叶片精加工,在相同残留高度的情况下,刀路数明显减少,刀路光顺,仿真过程中无刀具干涉,刀轴变化平稳,提高了加工效率,可应用于实际加工。     

开式整体叶盘叶片型面数控抛光编程技术

为了实现整体叶盘叶片型面数控抛光,针对五坐标数控抛光机,研究开式整体叶盘叶片型面数控抛光轨迹规划与编程技术。通过分析多坐标数控抛光系统结构及开式整体叶盘抛光工艺方法,提出面向抛光加工的路径规划方法,选择分段直纹面拟合逼近叶片型面,利用分段直纹面的直母线直接生成刀位轨迹。最后进行了数控抛光实验验证,实现了整体叶盘叶片型面抛光的机械化和自动化,极大地提高了整体叶盘的抛光效率,为航空发动机整体叶盘的使用性能和安全可靠性提供了保障。     

开式整体叶盘四坐标侧铣开槽粗加工轨迹规划

为了提高开式整体叶盘的粗加工稳定性，在粗加工阶段，提出采用将自由曲面蜕变为直纹面的方式简化开式整体叶盘通道开槽加工的难度，实现稳定切削。讨论了直纹面逼近自由曲面的算法，提出了一种新的刀轴矢量计算方法，并基于直纹面给出了开式整体叶片通道四坐标侧铣粗加工数控编程方法，规划出了无干涉的刀位轨迹。实例验证表明，采用该方法可快速有效地实现开式整体叶盘的开槽粗加工，并可提高开式整体叶盘加工中的稳定性。     

开式整体叶盘通道侧铣粗加工技术的研究

整体叶盘从锻造毛坯到最终零件加工成型,需要切除大量的多余材料。本文提出了一种开式整体叶盘通道区域五坐标粗加工刀具轨迹规划方法。该方法通过生成整体叶盘薄壁叶片的直纹包络面,以确定叶盘通道粗加工区域的边界轮廓;基于直纹面五轴侧铣加工刀具轨迹双点偏置生成方式,利用投影法规划开式整体叶盘通道区域粗铣加工的刀心点轨迹与刀轴矢量方向。加工实践表明,开式整体叶盘的粗加工效率提高30%以上,同时,显著优化了后续半精加工和精加工工序的环境。     

一种新型卧式微电火花机床的设计与实验研究

针对微电极制作的效率问题,提出了一种快速在线微电极加工成形的方法,设计了一种新型卧式微电火花机床。该机床由金刚石砂轮超精密在线电极磨削、线电极电火花在线电极磨削共同完成微米级电极的高效精密制作,该机床组成部分还包括基于CCD的在线光学尺寸检测与测量系统、精密运动与进给系统、纳秒级独立式脉冲放电电源与放电状态检测反馈系统组成。在该机床上进行了微电极制作、微小孔加工以及微电火花铣削等实验,加工出直径为15μm微细轴和直径为50μm微小孔。     

整体叶盘加工原位测量系统的研制（英文）

针对五轴数控机床加工现场狭长空间的限制以及整体叶盘原位测量的需求,研制了一种悬臂式坐标测量机。设计并优化了密珠轴系的结构,分析了影响测量机测量精度的各项因素,并通过实验对测量机的测量精度进行了验证。结果显示,所设计的测量机结构能够满足测量指标的要求,可在机床加工原位对整体叶盘加工质量进行检测。所研制的测量机对于提高整体叶盘加工质量及发展大飞机生产都具有重要意义。     

带冠整体叶轮组合电加工关键工艺的研究

带冠整体叶轮代表了未来整体叶轮结构设计的重要发展方向,带冠整体叶轮的加工是现代制造领域的难点之一。本文结合某型带冠整体叶轮的加工试验,对组合电加工方案的关键工艺进行了分析,并重点讨论了电解加工叶轮预通道的阴极设计及其运动轨迹的确定,以及电火花加工中的成形电极设计和进给轨迹设计等问题。     

闭式整体涡轮电解加工工装夹具设计与实验

针对闭式整体涡轮涡道狭长、扭曲,常规加工不具备刀具可达性的特点,提出了电解-电火花组合加工方案。基于UG软件,进行了内、外涡道电解加工工装夹具的一体化设计,解决了装置密封与流道设计、定位与夹紧、导电与绝缘等问题。通过工艺实验,进行了结构优化,验证了装置的可靠性。     

闭式整体叶盘流道粗加工分层区域边界刀路刀轴计算方法

针对闭式整体叶盘流道型腔边界刀路刀轴求解,给出了型腔区域部分定轴的刀轴矢量规划策略,采用角点→边界刀路→中间刀路的求解顺序逐步求解。在确定角点不干涉刀轴之后,采用坐标系球面插值构造边界刀路上的搜索平面(即干涉检查坐标系),得到边界刀路刀轴的不干涉可行域,并从中优化获得最终不干涉光顺刀轴。通过仿真分析及试切试验表明,采用边界刀路刀轴计算方法,刀路光顺,加工过程无刀轴干涉,刀轴变化平稳,实际加工效果良好。     

径流式叶轮抛物线叶型的零柱面造型原理及其电极模的设计与制造

径流式抛物线叶型的零柱面造型原理是基于叶片沿轴轮方向上,任意径向截形对称一致的假设。本文证明了在给定设计截面的交线,仍是柱面抛物线,本方法具有使叶型设计计算简化,模块成型方便的优点。文中提出了可用电火花加工制作径流式抛物线叶轮和用零柱面造型的成形电极的设计方法,分析了电火花加工过程中的干涉原因及其解决办法。并附有用电火花成形的叶轮和电极成形模的实物照片。     

基于临界约束的四轴数控加工刀轴优化方法

针对自由曲面四轴加工中复杂刀具运动导致的干涉和刀具运动不连续等现象,提出一种基于临界约束的刀轴优化方法。基于刀具与工件约束曲面之间的相对位置关系,利用曲线上的点搜索算法确定切触点处的临界刀轴矢量,并计算当前切触点刀轴摆动的可行域;以切削行内所有切触点的刀轴可行域为基础,建立当前切削行内无干涉且相邻刀轴变化最小的刀轴矢量优化模型,实现了自由曲面四轴加工无干涉刀轴矢量的光顺控制。整体叶盘四轴加工试验表明,利用此方法获得的刀轴矢量可以显著改善机床运动的连续性,并避免刀具干涉的产生,提高了加工质量。     

基于STL模型的双面数控渐进成形干涉检查与修正

针对双面数控渐进成形中工具头与板材之间容易发生干涉的问题, 提出了基于STL模型的工具头与板材干涉检查与修正方法。对于主工具头，采用等距面生成无干涉的成形轨迹，以避免干涉；对于副工具头，将干涉类型分为工具头与板材非成形特征区的干涉和工具头与板材成形特征区的干涉两种类型，并通过判断副工具头刀位点与支撑面的位置关系来确定是否发生干涉。算法应用实例和成形实验结果表明，所提出的算法能够避免干涉，进而生成无干涉的工具头运动轨迹。     

整体喷嘴环电火花清根加工关键技术

针对整体喷嘴环叶片与缘板间的新型过渡圆角加工问题,采用数控铣削+电火花加工的组合工艺,对整体喷嘴环电火花清根加工技术进行了研究.提出一种电火花清根加工专用电极设计方法,采取周向压缩和径向压缩的策略,定义径向最佳压缩方向并进行求解,使得电极在保留通道过渡圆角区域型面的同时,体积在一定范围内可调.提出一种电极移出轨迹设计方...     

开式整体叶盘通道插铣粗加工技术的研究

针对整体叶盘等复杂结构件，从锻造毛坯到最终零件加工成形，需要切除大量的多余材料的问题，提出了一种开式整体叶盘通道的五坐标插铣粗加工方法。利用直纹面逼近叶型曲面，进而确定通道粗加工区域的边界轮廓；通过连接刀心轨迹线和刀轴驱动线上的对应点，规划插铣粗加工叶盘通道时的刀具轨迹。加工实践表明，利用插铣方式，可以有效避免粗加工过程中的振动现象，开式整体叶盘的粗加工效率提高50%以上。     

基于混合智能的电火花成型加工CAPP系统的研究

基于对电火花加工工艺的分析,构造了电火花加工CAPP系统的整体结构模型;该模型采用电极的自动分割和重组的办法实现以简单电极加工复杂型腔,从而降低加工费用;利用基于简易Petri网模型的工程规程智能决策系统实现工艺决策;采用混合智能的方法实现电规准的智能选择,并采用“优先级别－权系数法”建立多目标规划模型实现对工艺过程的优化。