【摘 要】
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整体叶盘是航空发动机中的核心零部件,具有质量轻、使用寿命长、气体流失少、推重比大以及工作稳定可靠等优点。但由于其叶间通道狭窄、叶片薄、型面复杂扭曲且多采用钛合金等高强度材料等特点,使得采用传统的机械切削方法,存在加工效率低、加工难度大等诸多问题。电解加工具有加工表面质量好、不产生机械切削力、工具阴极无损耗以及不受切削材料限制等优点,在整体叶盘加工领域得到了广泛应用,现已成为整体叶盘加工制造的核心技
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整体叶盘是航空发动机中的核心零部件,具有质量轻、使用寿命长、气体流失少、推重比大以及工作稳定可靠等优点。但由于其叶间通道狭窄、叶片薄、型面复杂扭曲且多采用钛合金等高强度材料等特点,使得采用传统的机械切削方法,存在加工效率低、加工难度大等诸多问题。电解加工具有加工表面质量好、不产生机械切削力、工具阴极无损耗以及不受切削材料限制等优点,在整体叶盘加工领域得到了广泛应用,现已成为整体叶盘加工制造的核心技术之一。本课题针对目前电解加工领域难以加工大扭曲变截面整体叶盘叶片的问题,开展了内腔轮廓可变式电解加工工具阴极的设计工作,目的是加工出余量分布更加均匀的整体叶盘叶片毛坯。主要研究内容如下:(1)基于平面形状可变刚体机构的综合与仿真方法,研究了设计轮廓,目标轮廓以及平均轮廓之间的关系,以平均轮廓为基础设计出内腔可变阴极连杆机构,并通过运动仿真分析验证了阴极连杆机构与各设计轮廓之间的近似关系。(2)基于整体叶盘叶栅通道的加工方法对阴极整体结构进行设计,通过连杆内腔运动轨迹与目标叶片的对比分析,验证了所加工叶片毛坯余量分布的均匀性;在满足完全蚀除叶栅通道材料以及叶盘轮毂处加工平整性的要求下,对工具阴极整体结构进行设计与修正,并通过追踪工具阴极运动仿真轨迹,模拟加工出整体叶盘三维模型;最后通过对比套料加工法和径向成型加工法所加工叶片毛坯的余量分布情况,验证了该加工方法的可行性。(3)基于该工具阴极的工作特点,建立内部电解液三维流场模型,并通过Fluent软件模拟电解加工时电解液的流动方式,通过分析工具阴极在初始状态、中间状态和最终状态下的速度矢量云图表明,加工时的电解液流动情况符合电解加工的要求。图[66]表[2]参[80]
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