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。     

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。     

叶盘叶栅多管电极电解加工流场均匀性研究

多管电极电解加工可在一次进给过程中同时加工整体叶盘的多个叶栅通道,然而多管电极加工中常出现电解液分流不均问题,导致个别电极加工区缺液而引起短路.为实现多管电极稳定加工,提出了一种多叶栅通道电解液流量控制方案,在加工过程中对进入每一叶栅通道的电解液流量实时监测调节,实现多叶栅通道加工电解液流量均匀一致.基于该方案,开展整体叶盘扇段多叶栅通道电解加工试验,成功实现了整体叶盘扇段7个叶栅通道同时电解加工.试验结果表明:各叶栅通道电解液流量均匀一致,加工所得的工件重复度和精度高,并显著提高了叶栅通道的加工效率.     

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.     

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。     

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。     

整体叶盘电解加工全过程电流控制方法研究

提出了叶盘型面电解加工的全过程电流控制方法,基于电流控制思想,通过全程控制电流这一重要参数,使其在多次加工中基本保持一致,从而提高型面加工的重复精度。开展了电流控制方法的理论分析,掌握了工具进给速度和电流变化的对应关系,形成了加工过程中的电流调控策略,并设计了以电解加工电流为调控目标的实时运动调节系统。针对Ti60整体叶盘开展了一系列对比试验研究,结果表明:采用该电流控制方法可保证多次加工电流的一致性,进而保证加工间隙及型面重复精度。叶盆、叶背受控线重复精度可控制在0.06 mm,有效地保证了每次加工精度的一致性。     

双级带冠整体涡轮叶盘数控电火花加工路径规划

由于双级带冠整体涡轮叶盘具有结构通道狭小、叶片扭曲的特点,传统数控加工时刀具可达性差,多轴数控电火花加工是其主要的加工方法。针对在电火花加工过程中成型电极复杂、路径规划困难等问题,采用逆向搜索算法进行轨迹规划。首先,完全填充叶盘相邻叶片通道,其次,在对电极减厚的基础上,使电极在通道内进行平移和旋转运动,进行干涉检查及电极厚度优化,直至生成优化成型电极或剖分电极及相应电火花加工轨迹。通过验证,表明设计的电极在双级带冠整体涡轮叶盘的数控电火花加工中可行,路径规划合理。     

整体叶盘回转辅助水平振动式抛磨的颗粒力学行为仿真分析

针对目前抛磨整体叶盘存在的加工效率低、均匀一致性差等加工难题,采用回转辅助水平振动式滚磨光整加工工艺对整体叶盘进行抛磨加工。基于离散元法模拟加工过程中颗粒的作用行为,探究颗粒对整体叶盘的作用行为特征、作用力变化规律、作用力分布特征。结果表明:颗粒在整体叶盘流道区域与两侧无工件区域具有不同的运动特征,两侧颗粒仅能作用于整体叶盘的两侧区域;整体叶盘回转过程中,叶片在进出流场区域时会受到一些突变力的作用,沿回转方向叶片表面受力呈先增大后减小趋势,而且改变回转方向影响颗粒对叶背、叶盆的作用力波动幅度;颗粒对叶片表面的作用力存在明显的强弱差异,作用力RSD值在30%～60%,叶背强作用力主要集中于进气及叶尖区域,叶盆强作用力主要集中于排气及叶尖区域。      

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。     

整体叶盘机器人砂带磨削轨迹优化及其实验

整体叶盘具有结构复杂、材料难加工的特点,其加工精度和表面质量对航空发动机整体性能有至关重要的影响。当前,机器人砂带磨削技术已应用于整体叶盘类复杂曲面的磨削加工。然而,在磨削轨迹规划时多采用目标点均布的方式,这就要求目标点必须足够多,从而导致加工效率过低。基于改进的等弦高误差法对整体叶盘机器人砂带磨削的磨削轨迹进行优化分析,并开展相关仿真与实验验证。结果表明:改进的等弦高误差法可根据曲率变化优化磨削轨迹,减少目标加工点数量,从而提高加工效率。经实验验证,与轨迹优化前相比,优化后整体叶盘的加工效率提高了42.9%;优化后的表面粗糙度R_a可达0.26 μm,且叶片一致性较好,尤其是在曲率变化较大的位置。      

轴对称非球面加工进给速度控制技术研究

本文根据轴对称非球面的加工误差特性，通过分析轴对称非球面磨削加工中砂轮磨削线速度、进给速度对加工精度影响的条件，提出控制砂轮进给速度使轴对称非球面工件各点磨削量均匀的方法。该技术避免了传统加工方法中原理上固有的磨削量差异缺陷，提高了系统的加工精度。研究结果表明：进给速度控制方法针对轴对称非球面加工中常用的平面砂轮、圆弧砂轮、球面砂轮，均得到了良好的控制效果；采用新方法的数学模型更接近于理论计算轨迹，可以进一步提高工件的加工精度；新方法进给速度由外沿加工至中心部分，进给速度逐渐加快；并且变化率也逐渐增大。     

基于UG二次开发的整体叶盘数控加工通道分析

整体叶盘在数控加工过程中，刀具与通道约束面之间易发生干涉碰撞。为解决这一问题，本文分析了整体叶盘通道的特点，在此基础上基于UG二次开发评估叶片弯扭度，计算通道宽度、深度尺寸参数，分析结果为整体叶盘通道数控加工刀具选择与加工工艺制定提供了参考依据。     

基于支持向量机的蠕墨铸铁表面粗糙度预测

目的准确预测蠕墨铸铁加工过程中的表面质量,指导加工参数调整,保证加工过程中加工质量的稳定,运用差分进化算法优化的SVM模型(DE-SVM)构建蠕墨铸铁表面粗糙度(Ra)预测模型和加工参数选择方法。方法采用DE-SVM提高支持向量机回归模型的预测精度,建立针对实际加工材料的表面粗糙度预测模型,基于构建的预测模型,挖掘表面粗糙度与加工参数之间的关系,从而获得较优的加工参数。结果结合蠕墨铸铁的铣削加工实验数据,对比DE-SVM与常用优化算法(粒子群优化算法(PSO)和遗传算法(GA))优化的SVM模型,DE-SVM模型获得的MAPE(0.122)和R2(0.9559)值均优于粒子群和遗传算法优化的支持向量模型获得MAPE和R2值。在给定的加工参数范围内,切削速度和进给速度对表面粗糙度的影响较大,且表面粗糙度与切削速度成正比关系,与进给速度成反比,而切削深度对表面粗糙度影响不显著。结论由实验的对比结果可知,采用DE-SVM模型建立的蠕墨铸铁表面粗糙度模型具有更高的预测精度,基于DE-SVM获得的加工参数对表面粗糙度的影响,可有效指导加工参数的选择与调整,对保持蠕墨铸铁优良的加工质量具有较好的指导意义。     

活塞模具浇注系统的数控加工方法探讨

随着数控技术和CAD/CAM技术的发展,数控加工拥有了越来越重要的地位。在活塞模具的加工制造过程中,对浇注系统的精度要求越来越高,因此采用数控加工成为提高其精度的必要手段。通常应用CAD/CAM软件首先绘制出浇道的三维实体模型,然后选择机床、毛坯、加工方法、刀具以及加工参数后生成刀具路径,在验证正确后生成应用于生产的数控加工程序。     

基于ASGSO的数控机床进给伺服系统分数阶控制

为满足数控机床对加工精度的要求,针对交流永磁同步电机驱动的进给伺服系统在不同工况下存在的扰动、摩擦、变负载、惯性力矩等非线性问题,设计一种自适应步长的萤火虫算法(ASGSO)优化的分数阶PID控制器(ASGSO-FOPID)。FOPID控制器相比传统控制器动态性能突出,能够对非线性环节进行更好的控制。利用ASGSO算法全局搜索能力,获得最优数控机床进给伺服系统分数阶PID控制器参数。建立数控机床进给伺服系统模型,分别采用PSO-FOPID、状态转移STA-FOPID、ASGSO-FOPID控制进给伺服系统进行对比。仿真和实验结果表明：提出的ASGSO-FOPID控制器具有跟踪速度快、抗干扰能力强、精度高等优点,该方法能够有效地提高数控机床的定位精度和加工精度。     

加工中心进给轴可靠性试验加载装置设计与应用

进给轴作为加工中心的关键组成部件,其可靠性水平的高低直接影响到加工中心的加工精度和整机可靠性。提出进给轴可靠性试验的快速试验方法,完成了进给轴可靠性试验装置的试验方案设计。通过进给轴可靠性试验装置的搭建,开展了进给轴可靠性的相关加载试验,并将该试验结果与加工中心其他可靠性试验结果相结合,通过相应的数据分析软件,评定出机床的可靠性量化指标,暴露加工中心进给系统设计、制造与装配等方面的缺陷,以便采取对策和措施指导进给轴单元的可靠性设计,从而保证进给轴设计和使用过程中的可靠性增长。     

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。