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。     

航发叶盘类零件不同抛磨工艺的仿真对比分析

为提高整体叶盘抛磨加工均匀一致性,对比分析了回转式、振动式及振动回转式抛磨加工.通过离散元软件EDEM对整体叶盘的模拟件进行仿真分析,在磨损量、滚抛磨块速度及各自的变异系数等方面对比分析回转式、振动式及振动回转式抛磨加工整体叶盘模拟件的优缺点.仿真结果显示,相较于回转式加工和振动式加工,振动回转式加工后的模拟件缩短了顶...     

主轴式滚磨光整加工过程中滚抛磨块作用力测试与分析

在不同加工参数下,通过测试主轴式滚磨光整加工中工件受滚抛磨块作用力情况,寻找工件在加工中的受力规律并研究其加工机理,以此对理论分析和实际加工提供参考依据。改变工件安装位置发现,超过60%的位置处滚抛磨块对工件表面作用力与工件距滚筒中心距离或工件没入滚抛磨块深度成二次函数关系,其余均为幂函数关系,并且在正对磨块流处工件所受平均作用力最大,为其他3个方位处的4.5~8倍。同时,从摩擦因数角度分析,滚抛磨块对正对磨块流处的工件表面主要为碰撞和挤压作用,两侧处主要为刻划作用,并通过三维电控超景深显微镜观察方管加工前后的表面纹理加以论证。滚抛磨块润湿后,内外侧摩擦因数分别为0.034和0.18,远低于干燥时的0.13和0.49,说明润湿后,摩擦因数大幅减小,滚抛磨块滚动数量相对增多,尤其是内侧变化更为明显。     

回转振动式抛磨加工原理分析

介绍回转振动式抛磨加工的基本原理,对这种加工系统的惯性力,磨块与工件之间的作用力进行了分析,通过改变辅具的结构形状,可以改变这些力的方向和磨块与工件间的作用方式,从而可完成对不同形状,尺寸,加工要求零件的高效去毛刺和光整加工。     

基于加工特征的整体叶盘数控编程与加工参数优化

整体叶盘是航空发动机中典型的整体复杂结构件。为提高整体叶盘的编程效率,通过分析其结构特点进行加工特征分类。根据特征类别制定加工工艺,采用hyperMILL软件完成数控编程和加工仿真,并经过后处理器处理得到NC程序。应用该NC程序在KERN 2522五轴联动高速加工中心完成整体叶盘件实际加工。采用正交试验法分析叶片精加工过程中加工参数对叶片表面粗糙度的影响,并优选出最佳参数组合。     

容器结构对立式振动抛磨颗粒介质流动特性影响分析

为探究立式振动抛磨设备的容器结构对颗粒介质运动特性的影响,采用ADAMS-EDEM耦合仿真--振动抛磨工艺下的颗粒介质运动特性仿真。首先从颗粒运动轨迹与速度矢量角度分别分析容器结构对颗粒运动特性的影响,其次从深度方向与径向方向综合判断容器结构对颗粒速度与颗粒作用力的影响,最后通过动态力测试实验验证仿真的有效性。实验结果表明：岛状结构有助于颗粒的翻滚运动,阻碍了周向运动。有岛容器内颗粒运动更剧烈,颗粒平均作用力大于无岛。容器结构不会改变颗粒作用力在深度方向与径向方向分布的基本规律,但有岛容器内颗粒作用力在深度方向的增长尤为明显,2组实验均验证了仿真合理性。     

航空发动机叶片自适应磨抛定量去除研究北大核心

航空发动机叶片磨抛是叶片加工的最后一道成型工艺,加工质量直接决定叶片的工作寿命。叶片加工后的形状精度在叶片加工质量中起到了关键性作用,传统的恒力恒速度的磨抛工艺仅对余量分布均匀的工件有较好的磨抛效果。针对工件余量分布不均匀的问题,采用“测量-规划-加工”一体化的思路,对加工前的三坐标测量数据采用非均匀有理B样条(NURBS)曲面进行表面重构,根据规划的理论刀路点信息,计算刀路点的余量信息,根据先验的材料去除率模型信息,规划砂带线速度,以控制每个区域内的表面去除量。为验证所提出方法的有效性,利用机器人与带有力控的磨抛单元开展了实验,结果表明研究所提出的方法可以有效控制磨抛加工的去除余量。     

裂纹对航空发动机整体叶盘振动特性的影响

针对航空发动机涡轮叶盘运行中产生的疲劳裂纹改变振动特性的问题,基于有限元模态分析理论对其进行研究。建立不同裂纹长度、裂纹分布位置的整体叶盘有限元模型,分别分析动静态下固有频率的变化;分析裂纹对整体叶盘频率转向的影响;最后,通过分析含裂纹叶片在激励作用下的响应,得出其响应幅值和振动方向的变化。结果表明：裂纹会降低整体叶盘固有频率,且对低阶频率影响较大;裂纹会影响整体叶盘振型,出现振动局部化现象;裂纹的出现影响整体叶盘频率转向现象的发生;整体叶盘中含裂纹叶片的响应峰值随着裂纹长度的增加而逐渐增大,且裂纹叶片会出现大范围振动反向现象。     

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。     

工业叶片磨抛加工过程接触控制优化

应用机器人磨抛技术对叶片进行磨抛加工过程中,由于非零逼近速度和不连续动态特性等因素使得磨抛加工接触过程存在力振荡与力过冲问题,严重影响叶片表面加工质量和系统稳定性.针对此问题,文章提出了一种磨抛加工过渡过程的优化振动抑制方法.以机器人砂带磨抛技术为研究对象,在输入整形技术的基础上引入正负交替的脉冲序列,设计出改进具有负...     

激光冲击TC17钛合金叶片的微观组织/应力演变及缺口振动疲劳性能

目的 提高航空发动机叶片的抗疲劳性能。方法 采用高功率密度短脉冲激光冲击某型发动机TC17钛合金整体叶盘叶片模拟件,并采用飞秒激光在进气边预制缺口。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征激光冲击前后的表层微观组织。通过X射线衍射和三坐标测量仪分别测量激光冲击强化过程中的残余应力演变和宏观塑性变形,并由一阶弯曲振动疲劳对激光冲击强化效果进行评价。结果 激光冲击在TC17钛合金叶片表层诱导产生了高密度位错组织,但由于冲击次数的控制,未产生明显的晶粒细化效应。激光冲击叶盆面后,叶盆面呈现压应力状态,残余应力为330.5 MPa,叶背面呈现拉应力状态,其值为55.5 MPa。进一步激光冲击叶背面后,叶背面的拉应力转变为压应力,其值达到了267.0 MPa,叶盆面残余压应力减小,由330.5 MPa变为261.9 MPa。激光冲击叶盆面后,进气边与叶尖交点偏离初始位置0.119 1、0.129 1 mm;冲击叶背面后,位移偏离初始位置减小,分别为0.071 08、0.099 mm。激光冲击强化后,缺口振动疲劳寿命显著提升,平均循环次数由56 696周次增加到199 515周次,出现了明显的裂纹闭合效应。结论 激光冲击强化在TC17钛合金表层引入了高密度位错组织和双面贯穿式残余压应力,并将叶片宏观塑性变形控制在0.1 mm以内,在疲劳性能上获得了显著的提升。     

数值模拟在金属基废弃物复合材料工艺优化中的应用

针对搅拌工艺制备玻璃/铝基废弃物复合材料时,在不同的搅拌转速下使用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对搅拌槽内两相流进行了CFD数值模拟。搅拌桨为三层。两相物系采用玻璃-铝体系,固体体积分数为15%。文中使用标准k-ε模型计算了固液两相的流场,考察了槽内流场的速度和压力分布规律,同时考察了不同转速下流场速度的分布。计算结果表明:流体在槽体内三个区域形成较大的循环流动,各个循环区域之间有一定的连接性。速度的最大值主要集中在桨叶外沿附近,有利于充分混合。转速越大,沿径向的速度变化幅度越大。从槽壁到轴心方向上的压力分布是不断减少的,越靠近搅拌轴,槽内的压力越低。     

Process forces during friction stir channeling in an aluminum alloy

An understanding of the material flow behavior during friction stir channeling (FSC) is essential to produce consistently stable and continuous channels in monolithic plates. In this study, channels were fabricated in Al6061-T6 alloy using FSC and the process forces were measured using a high frequency data acquisition system. Polar plots of the net resultant force acting on the tools are plotted and correlated with the process parameters and channel features. The magnitude and direction of the net forces acting on the tool are analyzed to understand the material flow behavior and the occurrence of channels in the nugget.     

高效MAG焊接旋转射流过渡时液流束的运动分析

利用高速摄像研究了高效MAG焊接旋转射流过渡过程,对旋转射流过渡过程中液流束以及电弧运动进行了观察.通过分析液流束和焊接电弧上的作用力,揭示了旋转射流过渡时液流束的运动特性以及液流束的运动与焊接电弧的运动之间的主从关系.指出旋转射流过渡时特有的焊接电弧形态所产生的电弧力促使液流束的旋转,而液流束的旋转又带动焊接电弧的旋转.在旋转过程中,液流束上阳极斑点力促进了液流束的旋转,而工件上阴极斑点的粘着性阻碍了电弧的旋转.因此可以通过控制焊接电弧形态,达到控制旋转射流过渡过程的目的.     

航空发动机整体叶盘数控砂带磨削变形行为及其试验研究

针对航空发动机整体叶盘结构复杂，铣削后表面纹理明显，粗糙度和型线精度无法达到设计要求，手工抛光后叶盘表面质量和型面精度难以满足工艺要求的现状，开展整体叶盘数控砂带磨削变形行为及其试验研究。分析整体叶盘数控砂带磨削全型面磨削过程，阐述整体叶盘数控砂带磨削的变形机理，提出一种新型开式数控砂带磨削方法。进行基于ANSYS的磨削变形仿真分析，提出带有压力反馈的磨削压力控制系统方案，实现磨削变形的控制。用磨削试验装置进行整体叶盘精密数控砂带磨削试验，结果表明:整体叶盘数控砂带磨削后，表面粗糙度小于0.4 μm，型线精度高于0.05 mm，能够很好地适应叶片变形，实现数控砂带磨削替代手工抛光，提高磨削效率，满足设计要求。      

基于数值模拟的TC4钛合金航空叶片精锻过程的金属流动规律

利用Simufact. Forming软件对TC4钛合金叶片的精锻过程进行了数值模拟研究,分析了叶片成形后其等效应力场、等效应变场、温度场的分布情况,研究了不同坯料温度、模具温度、上模速度、摩擦系数等工艺参数对叶片表层金属流动的影响。研究结果表明:叶片周围的毛边区域等效应力较小、等效应变较大、温度较高;最大等效应力点易出现在靠近叶尖的叶身头部、榫头与叶身的连接处、榫头头部及尾部区域;榫头区域的等效应变和温度最低,叶身中部区域的等效应变和温度较高;叶片各区域的Z方向速度方向一致,而叶尖与叶身中部之间区域的X、Y方向速度则出现正、反两个方向的变化,易导致折叠缺陷。叶片榫头区域的金属流动速度受工艺参数影响较小,其流动速度较为缓慢,接近于0;而叶身与榫头连接处附近区域的金属流动速度受工艺参数影响较大,提高坯料温度、上模速度、摩擦系数,都可使其金属流动速度增大,而模具温度的升高则会导致金属流动速度的减小。     

Analysis of forces on the freeform surface in magnetorheological fluid based finishing process

The magnetorheological (MR) fluid based finishing process is a deterministic process for finishing of flat, curved and freeform surfaces. In case of finishing, the knowledge of forces acting on the curved workpiece surface in different conditions improves the understanding of the process. An experimental investigation is carried out to measure the forces on the freeform surface in real time. The effects of the process parameters such as angle of curvature of the workpiece, rotational speed of the tool and feed rate on normal, tangential and axial forces, are studied. The normal force is found to be more dominant compared to other forces. A theoretical model of normal force and tangential force acting on the workpiece is also proposed to improve the understanding of the workpiece–abrasive particles interaction in the MR fluid based finishing process. A comparison of theoretical and experimental results is carried out to validate the proposed models, which show that the trends are in good agreement.     

Experimental investigations into forces during magnetorheological fluid based finishing process

Magnetorheological fluid based finishing process is a fine finishing process that has been applied to a large variety of brittle materials, ranging from optical glasses to hard crystals. Under the influence of a magnetic field, the carbonyl iron particles (CIPs) and non-magnetic polishing abrasive particles remove material from the surface being polished. Knowledge of forces acting is important to understand the mechanism of material removal. A dynamometer and virtual instrumentation are used to on-line record the normal force and tangential force acting on the workpiece through the magnetorheological (MR) fluid. A full factorial design of experiments is used to plan the experiments and ANOVA to correlate the forces and process parameters. The selected process parameters (volume concentration of CIPs and abrasives, working gap, and wheel rotation) are varied over a range to measure forces during experimentation. The maximum contribution is made by a working gap on the forces developed on the workpiece surface followed by CIP concentration while the least contribution is noticed by the wheel speed.     

Scraping Morphology and Adhesion Morphology Analysis of Sealing Coating Based on Scraping TemperatureEI北大核心CSCD

为了探究航空发动机可磨耗封严涂层与叶片在高速刮磨过程中磨损和黏附情况,使用大气等离子喷涂方法制备 AlSi-PHB 中低温封严涂层,对其进行高速刮磨试验,并对涂层和叶尖形貌和黏附形态进行研究。通过高速转子试验台测得刮磨过程中径向力和切向力并拟合刮磨温度曲线。采用共聚焦显微镜和扫描电镜设备获取涂层和叶尖表截面形貌、EDS 面扫描能谱以及涂层表面粗糙度,采用高精度电子秤测得涂层和叶尖失重量并计算失重速率,进一步佐证刮磨温度变化趋势。结果表明：高速刮磨时的单次切削量影响涂层失重速率,且产生不同的刮磨温度,刮磨温度影响叶尖黏附物状态;叶尖黏附物形态进一步影响刮磨后的涂层表面形貌,最终影响涂层封严性能。对高速刮磨过程中涂层刮磨形貌和叶尖黏附形态进行定性和定量分析,可为判断不同刮磨形态对涂层使用性能影响提供参考。     

Dynamic Contact Performance of Rubber Materials for Designing Wiper Blades

A printer assembly consisting of a pen, wiper with two blades, and wiper blade holder is investigated in this study. The two wiper blades press onto the pen surface via proper dimension interference, while wiping across the pen at a certain speed. A finite element model (FEM) was set up with ANSYS-LSDYNA. The hyper-elastic rubber wiper blades are described by Christensen’s model with n = 1 for the strain energy density function. Dynamic contact forces between the wiper blades and the pen, number of contacts, and the duration of the wiper blades jumping over the pen are numerically simulated. Effects of the mechanical properties of the rubber materials, i.e., the coefficient of the Christensen’s model, C ₁₀, on the dynamic contact performance are investigated. The wiper blades are found to periodically touch and jump off from the pen. For the contact between the front blade and the pen, results show that the average contact forces and the number of the contact will increase with C ₁₀, and for the back wiper blade there exist the same conclusions, except that the jumping duration of the back wiper blade does not decrease steadily, but shows a minimum. These results suggest that a new design with two curved sides of the blade tip could be beneficence.