整体叶轮非均匀加工余量颤振稳定域仿真与试验研究

针对整体叶轮加工过程中半精/精加工工艺,提出一种基于再生型颤振控制的整体叶轮非均匀余量加工工艺优化策略。借助有限元分析软件获取工艺系统的近似铣削力系数和固有频率,基于再生型颤振分析理论建立了均匀余量叶片和非均匀余量铣削加工稳定性极限叶瓣对比图。最后通过对均匀余量和非均匀余量两种叶片进行切削试验验证,证明了该非均匀余量工艺优化设计策略对抑制颤振有明显的效果,对整体叶轮实际加工和生产有一定的指导意义。     

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。     

整体叶盘制造毛坯设计原则与设计方法研究

整体叶盘是高性能航空发动机上采用的新技术,广泛应用于国内外新型航空发动机和弹用动力装置中.该技术的应用促进了航空发动机零件的结构创新,新结构零件的研制需要采用新的设计方法实现其制造毛坯的设计.本文提出的整体叶盘毛坯设计原则和设计方法是整体叶盘技术应用中系列化制造技术的重要组成部分.     

先进焊接技术在发动机整体叶盘修复中的应用

整体叶盘是现代航空发动机的一种新型结构部件,对于提高发动机性能具有重要作用。当整体叶盘在加工过程中出现缺陷或在使用过程中发生损伤,如果无法进行修复,将导致整个叶盘报废,并造成巨大的经济损失。可见,整体叶盘的修复技术是整体叶盘应用和发展的瓶颈。本文研究了整体叶盘损伤失效的特征,分析了激光熔焊、钨极氩弧焊、激光熔覆、激光成形修复及线性摩擦焊等5种修复技术的工艺特点及应用情况,就整体叶盘修复技术的发展提出了建议。     

面向特征库的整体叶轮刀轨规划方法

针对整体叶轮曲面曲率变化大、流道为特殊型腔的特点,提出了一种面向特征的刀轨规划方法。分析了整体叶轮加工型面的特征及加工难点,建立由叶片、流道、进出水边、叶根等不同型面刀轨构成的特征库。设计叶轮加工型面与特征刀轨库间的匹配规则,开发了整体叶轮加工型面特征刀轨规划系统。算例仿真表明,该方法可有效减少叶轮加工曲面的刀路数量,提高整体叶轮自由曲面叶片的加工质量和效率。     

航空发动机整体叶盘刀具性能灰色综合评价

以某型航空发动机钛合金整体叶盘的数控铣削为研究对象,提出了一种面向航空发动机整体叶盘的数控铣削刀具性能灰色综合评价方法。首先设计涵盖航空发动机整体叶盘难加工特征的基准件模型,然后基于灰色关联度分别构建了粗精加工刀具性能灰色综合评价模型,最后进行基准件的切削试验并应用所建立的灰色综合评价模型对刀具性能进行综合评价。研究结果表明,所构建的基准件模型和灰色综合评价模型可以快捷、有效地评价刀具性能。     

Optimal strategy for finishing impeller blades using 5-axis machining

This paper deals with the machining of impeller blades by defining a numerical method to optimize the finishing strategy. This method is based on the evaluation of new multi-physical functional indicators, which express the geometric and economical performances of a toolpath. Geometric indicators are defined to ensure functional requirements: aerodynamic, mechanical, and machining-related. Using these indicators, the viable impeller blade finishing strategies are compared, considering their geometric performances and production cost. The production cost is represented by machining time, which is accurately computed to limit blade and tool deflections, in order to reduce and control the geometric errors caused by these deflections. Machining time is directly linked to the feed rate, which is coupled to radial cutting forces. Thus, the finishing strategy is optimized by considering simultaneously a complete set of impeller machining problems: geometric errors and deflections. The method presented to optimize the blade finishing strategy is then applied to an industrial impeller used in a pump.     

<Emphasis Type="Bold">An Integrated Machining Approach for a Centrifugal Impeller</Emphasis>

When a 3-axis CNC machining centre is used for producing an impeller, great difficulties, i.e. collisions between the cutting tool and the impeller, can occur. The blade of an impeller is usually designed with a ruled surface. As the surface is normally twisted in design to achieve the required performance, it can cause overcut and collision problems during machining. The hub of the impeller is usually designed with an irregular surface, and is machined within a narrow and deep groove. The issues – how to satisfy the quality requirements of the part, reduce the machining time, and avoid the occurrence of collision – become an integral problem. This work develops an integrated 5-axis machining module for a centrifugal impeller by combining related machining technologies. As a result, cutter location (CL) data based on the geometric model of blade and hub are generated. Finally, the CL data are confirmed through software simulation. The results of verification show that the machining methodology and procedure adopted are successful.     

整体叶盘多通道电解加工工具运动轨迹及加工参数分析

整体叶盘扭曲叶片型面加工至设计要求之前,毛坯的叶间通道加工是不可缺少的工艺。针对整体叶盘多通道电解加工三轴运动的特点,先将叶片理论型面的参数转换成整体叶盘的叶间通道的参数,再利用最小二乘法生成通道型面的拟合直线,进一步确定管状工具的运动位置。工具的运动轨迹是三轴组合运动的结果,根据工具的运动状态逆向推算即可获取联动三轴各自的加工参数。最后在整体叶盘多通道电解加工机床上开展试验研究。试验表明,运行上述参数可以加工出符合要求的叶间通道。     

UG软件在逆向工程复杂曲面造型中的应用

针对三元叶轮叶片曲面的复杂性,采用具有复杂曲面造型功能的UG软件,运用UG软件中建模模块,采用B样条曲线及NURSB曲面综合运用进行三元叶轮建模,与传统的叶轮设计方法相比,该方法保证了叶轮实体造型的高精度性,并避免了实体在制造中所造成的误差或由于铸造引起的赘余,缩短了研发周期。     

某发动机涡轮导向器精密整体叶盘铸造工艺研究

整体叶盘是现代航空发动机的一种新型结构部件,对于提高航空发动机性能具有重要作用,因此精密整体叶盘铸造技术是未来航空发动机制造的关键技术。在分析某发动机涡轮导向器整体叶盘铸造工艺性能的基础上,设计了浇注系统,并经相关的试验验证,解决了叶片欠铸问题,最终确定了铸造工艺参数,为精密整体叶盘铸造技术的进一步发展积累了经验。     

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。     

液力偶合器叶轮三维整体有限元强度分析方法

用有限元法,对某调速液力偶合器叶轮建立了三维实体模型,利用该实体模型,在有限元分析系统中对叶轮强度进行了分析计算,验证了叶轮强度的可靠性,为液力偶合器的设计、计算和结构优化提供了可靠的数据和方法.     

整体叶轮CAD/CAM技术应用研究与实现

讨论了整体叶轮这一典型复杂零件的CAD/CAM技术问题.通过对整体叶轮加工工艺的分析,利用UG软件实现了叶轮的建模与五轴编程,解决了叶轮CAD/CAM过程中的诸多关键技术问题,在MIKRON UCP710高速加工中心上成功地加工出了合格的整体叶轮.     

带冠整体叶轮加工现状及新方法探索

综述了带冠整体叶轮的特点及国内外研制工作的现状，针对现有工艺方法的不足，提出了一种新的加工方法，即电解加工与电火花加工的组合电加工方法，进而对该工艺方法进行了介绍，分析了其技术特点。通过试验，其可行性得到了验证，有望成为带冠整体叶轮叶片型面的一种有效加工方法。     

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.     

整体叶盘数控铣削优化技术探讨

针对整体叶盘数控铣削过程中存在的难题,从最优化的角度出发,结合近年来国内外文献研究,从铣削工艺方案优化和工艺参数优化两方面进行介绍,重点对刀具可达性、加工效率、颤振变形、刀具磨损以及优化模型、优化算法等相关优化技术的研究现状进行综述。通过分析现有研究中存在的一些难题,探讨了整体叶盘数控铣削优化技术的研究方法,对后期开展整体叶盘制造技术研究具有一定的参考意义。     

整体叶轮五轴侧铣数控加工方法的研究

为提高整体叶轮的五轴编程和加工的能力,生成合理的刀位文件,在制定出合理的加工工艺的基础上,提出了一种适合于直纹面叶片五轴侧铣加工的刀轴矢量计算方法.对两个相邻叶片的直母线进行插值后,得到的刀轴矢量能完全避免刀具与叶片之间的干涉问题.同时,提出了一种小四边形参数模型来解决直线与自由曲面求交问题,并成功应用于刀心计算中.实例计算表明,所提出的方法能很好地应用于整体叶轮的五轴加工.     

由涂层引入失谐的整体叶盘集中参数建模与振动特性分析

为了研究涂层参数失谐对整体叶盘振动特性的影响,创建含涂层的两自由度扇区集中参数模型,引入四种常见的主动失谐形式,详细分析了涂层质量、刚度、阻尼等参数失谐对系统振动特性的影响规律。创建含涂层参数失谐的整体叶盘集中参数模型,并由涂层引入常用的谐波、交替、线性及伪谐波四种形式的主动失谐。建立失谐后整体叶盘结构的运动方程,确定求解其固有频率及振动响应的方法,并给出了评价失谐程度的量化参数。通过实例分析了由涂层引入主动失谐后叶盘结构的振动特性。研究表明,叶盘系统发生由涂层引起的主动失谐后,系统最大响应随失谐量的增大呈现先上升后下降的趋势,有“阈值”现象。     

航空钛合金高效插铣加工实验与多目标优化研究

钛合金整体叶盘是航空发动机的重要零部件,结构复杂,加工难度大。插铣加工因其轴向承受能力强和刚性大等特性,非常适合加工钛合金整体叶盘这类难加工、结构复杂的零部件。针对钛合金插铣加工效率的问题,采用响应曲面法设计插铣实验,建立切削力经验模型,以切削力和材料去除率为目标,采用NSGA-II算法进行多目标优化获得Pareto最优解。研究表明:切削力随主轴转速的增加而缓慢减小,随切削宽度、切削步距和每齿进给量的上升而增加;与实验初始参数组合相比,优化后的材料去除率提高了81.19%,而切削力减小了23.68%,达到了本研究的高效加工目标。