發(fā)動機葉片高精度電解加工陰極設計系統(tǒng)及實驗研究.pdf

1、葉片是航空發(fā)動機中重要的零件，對發(fā)動機的性能起著關鍵作用，其主要加工方法之一是電解加工。陰極設計是電解加工首先要解決的問題，也是電解加工中難以解決的問題。本文對葉片電解加工陰極設計系統(tǒng)的關鍵技術進行研究，主要目的是方便快捷地設計、制造出高精度的陰極工具，提高葉片電解加工精度和質量。同時，本文對葉片電解加工成型過程進行的分析研究，也為實現(xiàn)加工過程實時控制做了理論鋪墊。 本文以某型航空發(fā)動機葉片為研究對象，根據(jù)其結構特點和加工精度的

2、要求，結合對陰極設計有直接影響的陰極進給方向與葉片型面法線夾角的分布情況，首先對葉片陰極的進給方向進行了優(yōu)化。 以電解加工成型規(guī)律為理論基礎，分別采用基于簡化電場模型的陰極設計方法和基于實際電場分布模型的有限元陰極設計方法，求解出陰極工具的三維型面。為了提高陰極型面的設計精度和效率，本文探索研究并提出了一種把葉片試件的形狀測量結果代入陰極工具設計的數(shù)字化修正模型，這種修正方法以線性閉環(huán)控制系統(tǒng)、空間Fourier變換和頻域傳遞函

3、數(shù)為理論基礎，結合工藝實驗和對葉片試件形狀測量結果對陰極工具進行了完善，大大提高了陰極型面的設計精度。 根據(jù)流體力學基本理論研究電解液在加工間隙內(nèi)的流動模型，求解了三維加工間隙內(nèi)電解液電導率的變化，并將流場因素影響代入到陰極設計中。同時，采用半實驗法與數(shù)據(jù)庫技術相結合的方法有效地解決了非線性電解液對工具陰極設計的影響，使陰極設計模型更全面地反映電解加工的實際物理過程。 除了電解加工陰極工具設計，還進行了關于葉片電解加工成

4、型過程的分析研究，探討了考慮流場和非線性電解液因素的影響，葉片由初始毛坯型面變化到最終型面的過程仿真和最終型面預測問題。在此基礎上，針對新型三頭進給葉片電解加工機床的特點，對加工過程中陰極工具進給路徑的優(yōu)化進行了研究探索，得出初步的優(yōu)化結果。采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡技術，將電解加工參數(shù)與試件的形狀誤差建立起映射關系，對加工出的葉片試件的形狀誤差進行預測。 結合上述關鍵技術的研究，本文在Unigraphics（UG）軟件平臺上開發(fā)了用于發(fā)

5、動機葉片電解加工陰極設計的系統(tǒng)軟件（NH－ECM1.0），該軟件具有從發(fā)動機葉片零件圖紙開始精確地設計出工具陰極型面的CAD功能、模擬陰極工具制造生成相應加工代碼的CAM功能，和優(yōu)化工具進給方式、葉片成型仿真預測及葉片試件形狀誤差預測等一系列CAE功能。 最后，本文在新型三頭進給葉片電解加工機床上對陰極設計的各種方法和葉片成型的仿真結果進行了一系列的工藝實驗，結果證明了設計出的陰極工具具有較高的精度，葉片型面預測分析結果具有較好