整體葉盤型面電解加工組合式陰極設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究.pdf

1、整體葉盤作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，其性能優(yōu)劣直接影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。整體葉盤把發(fā)動(dòng)機(jī)葉片和輪盤設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，減少了零件數(shù)量、減輕了重量，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能與可靠性顯著提升。然而整體葉盤的葉片型面扭曲、葉柵通道狹窄、材料切削難切削，其制造非常困難。電解加工具有加工效率高，表面質(zhì)量好、工具無損耗、無加工殘余應(yīng)力、加工與材料力學(xué)性能無關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤的主要制造方法之一。在電解加工中，陽極工件的形狀是由工具陰極形狀保證的，因此

2、陰極設(shè)計(jì)是整體葉盤型面電解加工技術(shù)的核心。本文以整體葉盤型面加工中組合式工具陰極為研究對象，研究陰極結(jié)構(gòu)與型面設(shè)計(jì)方法，主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）開展了整體葉盤組合式陰極剛性強(qiáng)化設(shè)計(jì)。針對整體葉盤電解加工中，工具陰極受狹窄的加工區(qū)空間限制，易發(fā)生空間干涉及受力變形等問題，開展組合式陰極剛性強(qiáng)化設(shè)計(jì)。基于工具陰極“直進(jìn)直出”軌跡及陰極厚度最大化原則設(shè)計(jì)了葉柵通道內(nèi)、外陰極結(jié)構(gòu)。剛性強(qiáng)化設(shè)計(jì)后，受組合式陰極結(jié)構(gòu)影響，葉盆、葉背陰極

3、剛性分布不均，剛性較弱一方仍然會(huì)產(chǎn)生較大變形。
　?。?）提出一種陰極組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。為了在有限的陰極剛性條件下，均勻葉盆、葉背陰極剛性分布，使組合式陰極的整體剛性得到提升，本文提出了一種陰極剛性優(yōu)化方法，以葉盆、葉背陰極變形差為目標(biāo)函數(shù)，通過有限元單向流固耦合分析法與黃金分割法獲得了某整體葉盤組合式陰極的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。
　?。?）提出了工具陰極型面的設(shè)計(jì)修正一體化方法。該方法以恒采樣點(diǎn)為基礎(chǔ)，將工具陰極設(shè)計(jì)、加工誤差測量、陰

4、極型面修正統(tǒng)一到相同的采樣點(diǎn)坐標(biāo)下，并基于采樣點(diǎn)的三維法線方向作為陰極設(shè)計(jì)、型面修正方向，將陰極型面的三維修正轉(zhuǎn)化為離散的一維修正，顯著提升了修正量的定位精度。以整體葉盤扇段件為對象，開展了工具陰極型面設(shè)計(jì)修正試驗(yàn)，僅一次修正就滿足加工要求，試驗(yàn)結(jié)果表明新方法顯著提升了陰極設(shè)計(jì)修正效率。
　?。?）開展了整體葉盤電解加工試驗(yàn)。采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的工具陰極，在自行研制的整體葉盤型面電解加工系統(tǒng)上，開展整體葉盤電解加工試驗(yàn)，成功加工出符合設(shè)