發(fā)動機葉片高精度電解加工陰極設(shè)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(guān)鍵作用，其主要加工方法之一是電解加工。陰極設(shè)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(shè)計系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行研究，主要目的是方便快捷地設(shè)計、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，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(jié)構(gòu)特點和加工精度的

2、要求，結(jié)合對陰極設(shè)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(chǔ)，分別采用基于簡化電場模型的陰極設(shè)計方法和基于實際電場分布模型的有限元陰極設(shè)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(shè)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(jié)果代入陰極工具設(shè)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(chǔ)，結(jié)合工藝實驗和對葉片試件形狀測量結(jié)果對陰極工具進行了完善，大大提高了陰極型面的設(shè)計精度。 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，并將流場因素影響代入到陰極設(shè)計中。同時，采用半實驗法與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合的方法有效地解決了非線性電解液對工具陰極設(shè)計的影響，使陰極設(shè)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(shè)計，還進行了關(guān)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(yù)測問題。在此基礎(chǔ)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(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，對加工出的葉片試件的形狀誤差進行預(yù)測。 結(jié)合上述關(guān)鍵技術(shù)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(shè)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(shè)計出工具陰極型面的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)化工具進給方式、葉片成型仿真預(yù)測及葉片試件形狀誤差預(yù)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(shè)計的各種方法和葉片成型的仿真結(jié)果進行了一系列的工藝實驗，結(jié)果證明了設(shè)計出的陰極工具具有較高的精度，葉片型面預(yù)測分析結(jié)果具有較好