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。     

混气-定间隙间歇进给电解加工技术研究

以航天姿/轨控发动机拉瓦尔式小喷管为研究对象,采用常规直流电解加工、定间隙间歇进给电解加工、混气-定间隙间歇进给电解加工等技术,研究提高拉瓦尔式小喷管内型面加工精度以及表面质量的工艺方法.试验结果表明,混气-定间隙间歇进给电解加工技术具有复制精度高、加工表面质量好、加工间隙均匀,工具阴极基本不做修正,就能得到良好的加工效果.     

提高航空发动机叶片反拷法电解加工精度的实验研究

反拷法电解加工涉及不可逆的二次电解加工过程,加工精度很难控制,无法满足航空发动机叶片的制造需求。在分析反拷法电解加工误差产生原因的基础上,以提升加工精度为目的,提出了小加工间隙反拷法电解加工方法。以加工典型的航空发动机叶片为例,开展不同加工间隙条件下的反拷法电解加工对比实验,结果表明:加工间隙由拷贝工具0.49 mm/反拷工件0.53 mm减小至拷贝工具0.23 mm/反拷工件0.23 mm,叶片型面轮廓精度由0.14 mm提升至0.05 mm,该结果验证了提出方法的有效性。     

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。     

脉冲振动电解加工对圆柱型面复制精度的影响

开展了不锈钢材料脉冲振动电解加工的试验研究,设计了试验所需的工装夹具、工具电极和电解液流场。采用圆柱型面的工具电极电解加工不锈钢工件,通过对比试验分析了直流匀速进给电解加工和脉冲振动电解加工的精度差异,并优化了加工参数,获得了较佳的进给速度和脉冲电流占空比。对比二种加工方式证明脉冲振动电解加工能有效提高电解加工精度。     

聚磁提高复杂型腔电解加工精度的研究

由于电解加工受电化学、电场、流场等多种因素的交互影响,阴极的形状并不是工件形状的简单拷贝,因此往往要对阴极进行反复修整。为提高七工位复杂型腔电解加工的精度和阴极设计周期,进行了不添加磁场、镶嵌聚磁磁路的电解加工装置及夹具的设计。采用按工件型面等间隙缩小设计的整体阴极进行电解加工试验。经切片测试分析显示,添加聚磁磁路较不加磁场的工件成形精度提高33.3%,表面粗糙度值达Ra0.16μm。结果表明:聚磁技术是减少阴极设计周期、降低成本、提高电解加工精度的一条有效途径。     

髋关节股骨假体柄型面拷贝式电解加工试验研究

针对髋关节股骨假体柄材料难加工、型面面积大、大批量生产困难等难点,提出拷贝式电解加工的方法,利用成形阴极在304不锈钢毛坯件上进行假体柄型面拷贝式电解加工试验,重点研究电解液压力、加工电压、进给速度对型面尺寸精度的影响规律.通过参数优化,得到在电解液入口压力0.6 MPa、加工电压16 V、阴极进给速度0.15 mm/...     

密集大扭转角自由曲面叶栅电解加工阴极结构设计

针对密集大扭转角自由曲面叶栅电解加工,论述了单方向全覆盖整体阴极的设计方法。大扭转角叶栅电解加工阴极设计中存在电极覆盖性不好、叶栅通道狭窄和电极通过性差等问题。采用优化电极进给方向与加工型面相结合的方式,预先设计多组不同厚度电极和不同余量叶片逆向寻找最佳的参数组合方式,并在UG软件干涉模块模拟下,验证优化后电极的有效性。结果表明:电极进给方向和加工型面共同优化的方式能有效解决叶片自由曲面覆盖性不好等问题。以最小电极厚度为初始值,逆向寻找厚度和余量参数组合方式,不仅能缩短电极设计和路径规划的时间周期,而且能节省前期大量试验投入。     

复合进给对锥形孔电解加工过程的影响

为提高锥形孔加工精度,采用圆锥阴极复合进给的电解加工工艺方案,首先分析了阴极复合进给对加工间隙流场的影响,从促进加工间隙电解产物的排出及优化间隙流场的角度证明了复合进给能有效提高电解加工精度。基于自主研制的复合进给电解加工装置系统进行了工艺试验,研究了复合进给参数对锥形孔孔径及锥度的影响。最后,采用优选的工艺参数加工出的锥形孔能满足现有喷油嘴锥形孔的加工要求,且加工过程稳定。     

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。     

型孔电解加工阴极优化试验研究

为解决电解加工型孔的加工稳定性和形状精度等问题,建立了异形孔电解加工稳定过程中加工间隙数学模型,分析了工具阴极结构对加工区域和非加工区域的电场及其均匀性以及其对电流密度与加工效果的影响,通过优化工件结构改善了加工间隙内的电场分布,使工件形状精度显著提高,并进行相关试验对仿真结果进行验证。得出结论:在相同的电解加工参数下,工具电极的结构对工件的形状精度有着显著的影响,通过优化工具电极结构,改善加工间隙内的电场分布与电流密度,让加工间隙内的流场更为稳定,使工件侧壁垂直度提高,提高了电解加工的形状精度与加工稳定性。     

发动机叶片电解加工等入流角流场设计与试验研究

在大扭角、长叶身型复杂曲面叶片电解加工中,通常采用传统纵向侧流式流场加工,电解液在叶尖至叶根的入流角度差异较大,电解液分流不均,易引发短路等加工意外。提出了一种等入流角流场,即在理论模型上由叶尖至叶根截取若干截面,在截面中以进排气边缘两侧切线的角平分线方向为入流方向,将各流道沿各自的入流方向延伸形成等入流角流场。该方法均匀了电解液入流角,有利于提升流场稳定性。利用有限元方法对等入流角与纵向侧流式流场进行了对比,结果表明等入流角流场可有效提升流场的均匀稳定。进行了等入流角流场的加工试验,结果表明该流场可获得较好的加工稳定性与加工质量。     

发动机进排气导管座圈锪铰专用机床设计

针对企业摩托车发动机缸体现有工艺存在加工精度、合格率低及生产效率跟不上市场需求的问题,在分析现有加工手段优劣的基础上,利用工序集中原则,将缸体进排气座圈孔、导管孔及平面的精加工集中于一台设备上进行加工,提出了两次装夹、多工件、多工位、多刀具复合加工的全新工艺方案。根据工件加工姿态确定了双工位、双夹具,每个夹具装夹两个工件的整体布局方案,工位一、二相互协作完成缸体工序加工内容;最后,根据整体方案对专用夹具、专用刀具及专用主轴箱等关键零部件进行了详细设计及阐述。     

整体叶盘电解旋转套料加工实验研究

为了提高整体叶盘的加工效率、降低加工成本,开展了整体叶盘扭曲叶片电解预加工实验研究。通过分析叶型结构及对电极片内孔尺寸进行理论计算,设计了整体式加工阴极,并针对TC17钛合金材料开展了加工实验。结果表明:采用整体式加工阴极的电解加工方法能一次性去除大部分金属,实现整体叶盘大扭曲叶片的小余量一次性成形加工,叶型单边最小余量为2 mm。     

Simulation investigation of through-feed centerless grinding process performed on a surface grinder

This paper proposes a simulation method for investigating the through-feed centerless grinding process performed on a surface grinder, where a compact centerless grinding unit, composed of a guide plate, an ultrasonic elliptic-vibration shoe, a blade, and their respective holders, is installed onto the worktable of a surface grinder, and the through-feed centerless grinding operation is performed as the workpiece located on the guide plate is fed into the space between the grinding wheel and ultrasonic shoe. The geometrical arrangement of the grinding apparatus including the contact lines on the grinding wheel, ultrasonic shoe, and blade are analyzed firstly for building a 3-D simulation model. Then, the workpiece forming process and the effects of major process parameters such as the workpiece eccentric angle, the stock removal, the ultrasonic shoe tilt angle and the applied voltage amplitude on the machining accuracy (i.e. workpiece cylindricity and roundness) are clarified by simulation and experiments. The obtained results indicate that higher machining accuracy can be achieved under the conditions of larger workpiece stock removal, smaller ultrasonic shoe tilt angle and higher applied voltage amplitude, while the workpiece eccentric angle is at 6°.     

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。