整体叶盘型面电解加工阴极进给方向优化及试验研究

电解加工技术是航空发动机整体叶盘零件主流加工技术之一。电解加工中阴极进给方向与阳极型面法线方向夹角的均匀性是影响加工精度的重要因素。为进一步提升整体叶盘型面电解加工精度,针对工具阴极进给方向优化设计问题开展研究。通过研究阴极进给方向与阳极型面法线方向夹角变化对电解加工极间间隙的影响,在分析传统进给方向存在的不足基础上,提出一种叶盘电解加工阴极进给方向优化方法。该方法以阴极进给方向与叶片型面法线方向夹角集合中的最大夹角值为评判指标,以评判指标值最小为判优准则。为验证优化方法的有效性,开展整体叶盘电解加工中阴极进给方向优化设计,采用黄金分割法获得了优化进给方向的最优解。与传统进给方向相比,优化后的进给方向显著提升了夹角分布的均匀性。开展传统进给方向与优化进给方向的加工比较试验以及多叶片扇段加工试验,试验结果表明采用优化进给方向可显著提高加工精度。     

整体叶盘型面电解加工阴极“C”形加强筋结构优化设计

电解加工整体叶盘时,由于叶栅通道狭窄,阴极工具必须设计成薄片结构,因此减少工具阴极在高速、高压电解液环境中的变形显得尤为重要。采用单向流固耦合方法分析了三维复合流场下2.5 mm等厚度薄片阴极的变形,分析结果表明该阴极变形量过大,无法满足要求。设计了"C"形加强筋结构,提出了一种加强筋厚度优化方法,获得了最优加强筋厚度,并对设计优化后的阴极进行变形仿真,仿真结果表明:叶背阴极变形量从0.052 mm减少到了0.003 7 mm,叶盆阴极变形量从0.061 mm减少到了0.007 4 mm,阴极变形量显著减小。     

整体叶盘电解加工移动密封阴极设计与试验

在整体叶盘的电解加工中,叶间区域易发生加工意外。通过有限元流场分析发现该区域存在过流面积突变。为了改善该区域流场,设计了一种消除过流面积突变的移动密封阴极结构。改进流场的有限元分析结果表明,移动密封阴极结构显著提升了电解液流场的稳定性。移动密封阴极的电解加工试验结果表明,新型阴极显著提升了加工稳定性,试验件具有较好的加工重复性与表面质量。