扭转叶片整体叶盘旋转套料电解余量均匀化加工技术研究

扭转叶片整体叶盘广泛应用在航空发动机上,而旋转套料电解加工在整体叶盘叶间通道大余量高效去除方面具有显著优势。针对扭转叶片整体叶盘旋转套料电解加工后存在的余量分布不均匀问题,提出了一种基于侧面间隙预测的变电压均匀化余量旋转套料电解加工方法,通过电场仿真确定侧面间隙和电压之间的关系,并开展了恒定电压与变电压旋转套料电解加工对比试验。结果表明,采用变电压加工后扭转叶片的最大余量差值由1.63 mm降至1.12 mm,余量分布情况得到显著改善,为后续叶片型面电解精加工奠定技术基础。     

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.     

整体叶盘叶栅通道径向进给电解加工成形规律研究与阴极设计

整体叶盘叶栅通道的加工是在叶片型面精加工满足设计要求之前不可缺少的工艺步骤。工具电极径向进给加工叶栅通道的模式,可有效解决整体叶盘叶栅通道轮毂型面加工困难的问题。分析了径向进给加工时的侧面的成形规律,利用不同角度的楔形阴极工具开展试验研究,掌握侧面成形规律及二次腐蚀对成形的影响;根据侧面成形规律计算出工具电极截面数据,并拟合成工具电极型面。选择合理加工参数,利用设计出的工具电极在自行研制的电解加工机床上开展试验研究。结果表明,采用该方法设计出的阴极可加工出余量更均匀的叶栅通道。     

数控展成电解加工整体叶轮的阴极设计

提出了展成电解加工的内喷式阴极设计原则。对用于直纹面扭曲叶片整体叶轮加工的阴极进行了结构设计．推导了底板尺寸计算公式。     

数控展成电解加工整体叶轮的阴极设计

提出了展成电解加工的内喷式阴极设计原则，对用于直纹面扭曲叶片整体叶轮加工的阴极进行了结构设计，推导了底板尺寸计算公式。     

大扭曲叶片整体涡轮电解加工工艺设计与试验

介绍大扭曲整体涡轮的结构特点、应用及加工现状，对叶片型面离散型数据进行分析处理，设计电解加工阴极、流场及夹具。根据整体涡轮叶间通道的特点及加工要求，设计电解加工多轴联动进给方案，完成数控编程并进行大扭曲整体涡轮电解加工试验，为生产应用创造了工艺条件。     

整体叶盘叶栅通道电解加工工具电极进给方向优化设计

整体叶盘叶栅通道的加工是在叶片型面精加工至满足设计要求之前不可缺少的工艺步骤。设计了工具电极径向进给加工叶栅通道的模式,为了提高整体叶盘叶栅通道余量分布的均匀性,还提出了电极进给方向的优化策略。分析了通道型面在进给方向上的前后遮挡情况,比较所有采样点在与进给方向垂直的方向上坐标分量的差值,得到不同进给方向的余量差。以通道叶盆、叶背型面余量均匀、余量差均衡为准则,搜索出最优进给方向。在电解加工机床上展开试验研究,结果表明,采用优化后的进给方向进行加工,可获得余量更均匀、两侧型面余量差较均衡的叶栅通道。     

阴极结构要素对叶片前后缘电解加工精度的影响研究

为探究阴极结构设计要素对叶片前后缘电解加工精度的影响，基于前后缘圆角半径和轮廓余量大小设计了圆形中分阴极结构，结合前期工艺试验确定了前后缘阴极半径和阴极圆心与前后缘圆心的竖直高度为加工精度的阴极结构要素，通过电场仿真分析和工艺试验进行了验证。结果表明，合理调整阴极结构要素可有效改善叶片前后缘处电场分布均匀性与前后缘电解加工精度，优选阴极结构要素后的叶片前后缘加工精度可达±0.04 mm。     

整体叶盘叶栅通道径向进给电解加工电场仿真和试验研究

采用径向进给电解加工技术加工整体叶盘,建立了基于电场分布的电解加工数学模型,用有限元分析方法对加工过程进行模拟和求解,探讨了径向进给电解加工的成形规律,并分析了屏蔽式工具电极和非屏蔽式工具电极的成形差异,最后开展了相关工艺试验.结果表明,试验结果和仿真结果较吻合,采用屏蔽式工具电极比采用非屏蔽式工具电极加工的叶栅通道侧面间隙更均匀,加工后叶盆余量差从4.11 mm减小到2.58mm,叶背余量差从3.76 mm减小到2.53 mm.     

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。     

涡轮叶片电解加工阴极设计方法研究

电解加工技术是目前航天航空发动机核心零部件涡轮叶片的主要加工方法之一。叶片电解加工工具阴极设计方法与修正是提高叶片电解加工精度的关键。电解加工中阴极进给角度、工件装夹角度和工件型面法线方向夹角的规范性和均匀性是影响阴极设计准确性的重要因素。分析某小型发动机涡轮转子叶片三维模型结构,建立叶片型面上各采样点对应的阴极工具型面加工间隙的分布规律模型。优化阴极进给角度与毛坯件装夹角度,结合电场仿真分析进行优化,研究提高阴极型面设计精确度的电解加工阴极型面模型的设计方法。     

汽轮机叶片模锻新工艺数值模拟研究

提出了一种新的叶片锻件余量的设计方法：不均匀余量加放法。用三维有限元数值模拟软件DEFORM-3D^TM进行了数值模拟研究。得到了锻造载荷一行程曲线以及整个成形过程的应力和应变分布等，并与传统的均匀加放余量法进行了比较。分析表明，新工艺与传统的余量设计方法相比有诸多优点，为该新工艺的工业化应用奠定了理论基础。     

叶片电解加工机床的研制

为了能够实现按最优进给角度加工叶片，研制出三轴进给的叶片电解加工专用机床。介绍了机床的加工原理、机床结构、性能规格以及相应的控制系统。实践证明在该机床上电解加工方料毛坯，加工出的叶片经专用量具检测，叶片型面精度符合要求。     

叶片锻件余量加放技术的研究

锻件的余量加放技术是锻造加工的关键技术，叶片锻件的余量加放技术与其它零件有着很大的差异。针对叶片特殊的几何结构，从锻造工艺出发，分析影响叶片上不同部位加工余量的因素，进而探讨各处余量加放的方法，找到合理的余量大小。     

叶片锻件余量加放技术的研究

锻件的余量加放技术是锻造加工的关键技术,叶片锻件的余量加放技术与其它零件有着很大的差异。针对叶片特殊的几何结构,从锻造工艺出发,分析影响叶片上不同部位加工余量的因素,进而探讨各处余量加放的方法,找到合理的余量大小。     

航发钛合金风扇叶片自适应砂带磨削实验研究

航空发动机叶片的材料多为钛合金,该类材料强度和机械性能良好,但加工性能差,而模锻、精铣后的叶片型面精度和表面质量需要加工来满足航空发动机的要求。通过三坐标测量仪最佳拟合法检测模锻叶片,确定叶片型面加工余量,再采用自适应砂带磨削方式对航发模锻叶片材料定量去除。结果表明:磨削加工能精准去除模锻叶片表面的加工余量,保证叶片进排气边的圆弧过渡,且叶片表面粗糙度R_a值均在0.4 μm以下。      

Numerical simulation of deformation in large scale hydroturbine blade casting

Abstract

Deformation is one of the most common defects during the casting of large scale hydroturbine blades because of their curved three-dimentional (3D) surface geometry. Inverse deformation is usually applied to the pattern for sand moulds to finally obtain proper shape. However, the value of inverse deformation is hard to be determined. In this paper, a method is presented to determine the inverse deformation values by cycling numerical simulation. The inverse deformation is determined by the criteria of the achievement of even and appropriate machining allowance of the whole casting. This method is applied to a large scale blade casting used in the Three Gorges Power Plant. The calculated inverse deformation is obtained after three cycles. By using the electronic coordinate determination system (ECDS), its surface is measured and the machining allowance values of some points are acquired. The measured and calculated results are in agreement.     

基于曲面重构方法的大型叶片加工定位问题研究

大型水轮机叶片曲面翘曲，双面加工，笨重不易翻动，给其找正定位带来极大不便。长期以来，加工现场通常采用人工找正定位，其缺点是找正困难、效率低、精度差。本文通过反求工程方法将测量得到的大量离散毛坯表面数据，依据CAD模型的拓扑特征，重构毛坯表面，然后利用重构曲面与CAD模型曲面对应节点距离平方和构造目标函数，采用最小二乘法（LSQ）求解欧氏变换矩阵，从而达到毛坯加工余量均匀，实现计算机辅助定位的目的。实算证明：该方法能快速辅助找正；且对于表面质量高、边界规范的毛坯，定位比较准确。最后给出了一辅助定位实例。