發(fā)動(dòng)機(jī)葉片高精度電解加工陰極設(shè)計(jì)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中重要的零件，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能起著關(guān)鍵作用，其主要加工方法之一是電解加工。陰極設(shè)計(jì)是電解加工首先要解決的問(wèn)題，也是電解加工中難以解決的問(wèn)題。本文對(duì)葉片電解加工陰極設(shè)計(jì)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，主要目的是方便快捷地設(shè)計(jì)、制造出高精度的陰極工具，提高葉片電解加工精度和質(zhì)量。同時(shí)，本文對(duì)葉片電解加工成型過(guò)程進(jìn)行的分析研究，也為實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程實(shí)時(shí)控制做了理論鋪墊。 本文以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片為研究對(duì)象，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工精度的

2、要求，結(jié)合對(duì)陰極設(shè)計(jì)有直接影響的陰極進(jìn)給方向與葉片型面法線夾角的分布情況，首先對(duì)葉片陰極的進(jìn)給方向進(jìn)行了優(yōu)化。 以電解加工成型規(guī)律為理論基礎(chǔ)，分別采用基于簡(jiǎn)化電場(chǎng)模型的陰極設(shè)計(jì)方法和基于實(shí)際電場(chǎng)分布模型的有限元陰極設(shè)計(jì)方法，求解出陰極工具的三維型面。為了提高陰極型面的設(shè)計(jì)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(cè)量結(jié)果代入陰極工具設(shè)計(jì)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(chǔ)，結(jié)合工藝實(shí)驗(yàn)和對(duì)葉片試件形狀測(cè)量結(jié)果對(duì)陰極工具進(jìn)行了完善，大大提高了陰極型面的設(shè)計(jì)精度。 根據(jù)流體力學(xué)基本理論研究電解液在加工間隙內(nèi)的流動(dòng)模型，求解了三維加工間隙內(nèi)電解液電導(dǎo)率的變化，并將流場(chǎng)因素影響代入到陰極設(shè)計(jì)中。同時(shí)，采用半實(shí)驗(yàn)法與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)相結(jié)合的方法有效地解決了非線性電解液對(duì)工具陰極設(shè)計(jì)的影響，使陰極設(shè)計(jì)模型更全面地反映電解加工的實(shí)際物理過(guò)程。 除了電解加工陰極工具設(shè)計(jì)，還進(jìn)行了關(guān)于葉片電解加工成

4、型過(guò)程的分析研究，探討了考慮流場(chǎng)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(guò)程仿真和最終型面預(yù)測(cè)問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)新型三頭進(jìn)給葉片電解加工機(jī)床的特點(diǎn)，對(duì)加工過(guò)程中陰極工具進(jìn)給路徑的優(yōu)化進(jìn)行了研究探索，得出初步的優(yōu)化結(jié)果。采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將電解加工參數(shù)與試件的形狀誤差建立起映射關(guān)系，對(duì)加工出的葉片試件的形狀誤差進(jìn)行預(yù)測(cè)。 結(jié)合上述關(guān)鍵技術(shù)的研究，本文在Unigraphics（UG）軟件平臺(tái)上開發(fā)了用于發(fā)

5、動(dòng)機(jī)葉片電解加工陰極設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件（NH－ECM1.0），該軟件具有從發(fā)動(dòng)機(jī)葉片零件圖紙開始精確地設(shè)計(jì)出工具陰極型面的CAD功能、模擬陰極工具制造生成相應(yīng)加工代碼的CAM功能，和優(yōu)化工具進(jìn)給方式、葉片成型仿真預(yù)測(cè)及葉片試件形狀誤差預(yù)測(cè)等一系列CAE功能。 最后，本文在新型三頭進(jìn)給葉片電解加工機(jī)床上對(duì)陰極設(shè)計(jì)的各種方法和葉片成型的仿真結(jié)果進(jìn)行了一系列的工藝實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明了設(shè)計(jì)出的陰極工具具有較高的精度，葉片型面預(yù)測(cè)分析結(jié)果具有較好