旋印电解加工

航空发动机机匣是航空发动机重要的连接、承载部件,它结构复杂、刚性弱、材料难加工,目前存在加工变形严重、壁厚精度差等制造难题,已成为制约新型航空发动机研制和生产的瓶颈。针对薄壁机匣的制造需求,本文提出了旋印电解加工技术,该技术采用回转体电极作为阴极工具,通过工件与工具的同步对转对阳极工件逐层精确溶解去除,实现薄壁机匣的无变形精密加工成形。研究揭示了旋印电解加工阳极成形规律、难加工材料脉动态溶解机理、电解液流场分布特性等基础科学问题,突破了阴极工具设计、钛合金点蚀抑制、流场优化设计等关键技术,研制出具有自主知识产权的大型旋印电解机床,实现了大型薄壁机匣的高效精密加工,为新型航空发动机的研制和生产提供了重要的技术支撑。     

精密微小孔电火花加工实验装置设计及试验

科学技术的发展,日益要求在各种零件材料上加工出精密微小孔。在新开发研究出的各种加工微孔的技术中,电火花打孔是目前研究探索的主要途径,并最具应用前景。本文在分析了微小孔电火花加工的必要条件后,简要介绍了自行设计研制的微型电火花打孔实验装置,和所采用的一种制造工具电极的新工艺——走丝反拷法。经过加工试验,在本装置上已能反拷出φ0.04mm的工具电极和加工出φ0.05mm深径比为8的微孔。根据试验结果,分析了放电参数、机床精度和进给控制系统的灵敏度对加工孔径、加工速度和加工质量的影响。并指出了需进一步改进和探索的问题。     

空气中微细电火花沉积铜合金工艺方法

提出了一种在空气中将工具电极丝黄铜材料沉积到工件上的新工艺方法。实现该方法的基本条件为:(1)工具电极接脉冲电源正极;(2)在空气中放电;(3)窄脉宽配合宽脉间。通过大量实验对微细电火花沉积加工的工艺规律进行了系统深入的研究,得出各主要工艺参数对沉积工艺效果的影响规律。最终以黄铜电极丝为工具电极,在高速钢工件表面上沉积出直径为0.19 mm、高度为7.35 mm的微小圆柱体。利用SEM、能谱分析和X射线衍射及显微硬度测试等方法对沉积物进行分析,得出该沉积物的组织结构、化学成分和硬度等方面的基本性质,为进一步研究三维沉积加工奠定了基础。     

功能电极烧蚀加工典型难加工材料实验研究

为研究功能电极电火花诱导烧蚀加工对难加工材料的适用性和影响因素,选取镍基高温合金GH4169、淬火模具钢Cr12、钛合金TC4、钛铝合金TAC-2四种典型难加工材料进行常规电火花加工(Electric discharge machining,EDM)和功能电极烧蚀加工对比实验。结果表明:烧蚀加工对难加工材料有广泛的适用性,其加工效率分别为相同条件下常规电火花加工的37.3倍、13.5倍、58.7倍和13.7倍。研究发现:随着金属活泼性的提高,燃烧消耗和燃烧热的熔化作用增强,烧蚀作用增大;烧蚀加工表面的氧化层特性对烧蚀加工效率的提高有决定性作用;内喷液加工反镀现象的减小、烧蚀加工效率的提高量、氧化层的特性等因素决定着电极的相对损耗。     

小模数齿轮模具型腔的电铸成形技术

传统的齿轮模具型腔电铸方法存在着许多问题,如:铸层质量差、沉积速度低、铸层厚度分布非常不均匀,严重时某些局部无金属沉积,不适用于小模数齿轮模具型腔的制造。分析认为,这些弊端主要是阴极上电流密度分布不均匀所致。本文在进行试验研究后,提出了一种新的齿轮模腔电铸成形方法。这种方法采取特殊的电极配置方式,用一绝缘材料齿轮对平板阴极进行选择性屏蔽,从而获得所需形状的铸层。这一方式保证了阴极上电流密度均匀分布,铸层无任何尖角缺陷、均匀致密。采取的强烈冲刷、脉冲供电等措施更进一步提高了沉积速度和铸层质量。这种方法既可用于直接电铸镍模具型腔,也可用于电铸电火花加工模腔用铜电极。已经采用了这种方法制造了模数在0.25～0.40mm之间的齿轮模具型腔近百个,均获得满意结果。     

电火花诱导可控烧蚀放电铣削实验研究

提出了一种电火花诱导可控烧蚀放电铣削加工方法,在中空管状电极中间歇通入氧气,在氧气通入阶段电火花引燃金属,利用金属燃烧产生的化学能进行烧蚀加工,氧气关闭阶段进行常规电火花铣削修整,保证表面加工质量与精度。通过实验研究了极性、脉冲宽度、脉冲间隔、低压电流、氧气压力和供氧间隔等工艺规准对电火花诱导可控烧蚀放电铣削加工材料蚀除率和电极相对损耗率的影响。结果表明:该加工方式适合采用正极性加工;电极相对损耗率保持较低的水平;进行粗加工时,应适当增加氧气通入时间,以增加材料蚀除率;进行精整加工时,则应减少氧气通入时间,增加电火花放电时间,以提高表面质量与精度。     

带冠整体涡轮盘电火花加工CAD/CAM技术

叙述了作者研发的带冠整体涡轮盘电火花加工专用CAD/CAM系统--BliskCad/Cam.该系统解决了电极设计与制造、加工轨迹搜索、加工仿真与精度检测等技术难题.对某航空发动机的带冠整体涡轮盘进行的实验结果表明,BliskCad/Cam完全能够满足加工精度要求,并缩短加工准备时间50%以上.     

基于增材制造的30CrMnSiA高速风洞试验模型设计及流固耦合分析研究

增材制造技术可针对任意复杂形状的零件进行加工,制造周期和成本较低,具有传统机械切削加工所不具备的独特优势,在风洞试验模型制造中具有广泛的应用前景。针对高速风洞模型加工中常用的30CrMnSiA材料,开展了金属粉末制备、检测及材料试件的制造研究,在此基础上,利用测试件数据作为材料性能输入参数,结合增材制造工艺,设计了机翼为中空结构的AgardB模型,利用Ansys有限元分析软件,进行了该模型流固耦合仿真分析,并开展了优化设计,结果表明,中空机翼的模型结构能够满足高速风洞试验要求。     

基于CAXA制造工程师的实体造型与数控仿真加工

介绍了利用CAXA制造工程师进行零件实体造型、刀具轨迹生成及仿真加工的过程.以标牌零件为例,首先将零件划分为基本形状特征,利用特征造型工具逐次创建各基本形状特征的三维实体,其次分析并创建标牌零件的加工造型,以此为基础生成各加工表面的刀具切削轨迹,最后给出零件的仿真加工结果.结果表明,利用CAXA制造工程师进行零件的实体...     

整体构件周向叶片电解加工流场设计及实验

针对整体构件周向叶片的特点与加工难点,设计了带有内置绝缘腔的电解套型加工工具阴极,建立了两种进液方式的流场三维模型,采用有限元法对两种进液方式的流场进行仿真计算。计算结果表明由绝缘腔的叶盆叶背两侧进液并对出液口进行优化的流场方式较好,电解液流速较高且流场较均匀。使用根据有限元仿真结果设计的阴极开展实验,结果表明实验与流场仿真结果相符,采用优化流场模型的加工过程流场稳定,加工效率较高。     

液体压力激波加工技术研究

机械产品的零部件，通常需要通过成形与改性才具有所需形状及实用功能，本文提出了一种新型材料成形与改性加工的方法——液体压力激波加工。采用脉冲超声波聚焦技术，通过压电陶瓷激波发生器在液体介质中产生高能瞬时压力激波，对材料进行冲击，产生变形或表面改性。经过理论研究和试验验证，初步掌握了液体压力激波的产生、激波能量的控制和激波加工的动力学机制。这种加工方法具有能量可控性好、成本低廉和安全高效等优点，非常适合具有复杂结构和型面的中小零件加工，是一种颇具竞争力的先进制造技术手段。     

基亏CAXA制造工程师的复杂模具三维建模与自动编程

论文介绍了应用CAXA制造工程师进行摩擦楔块锻模零件的三维建模及自动编程的过程。在利用CAXA制造工程师提供的特征造型方法创建锻模零件三维实体的基础上，根据三维实体加工表面的形状确定合适的加工造型，进而生成各表面的加工轨迹和数控加工程序。实例表明，利用CAXA制造工程师不仅可以实现复杂模具零件的三维建模，还可以根据三维...     

GH4169涡轮盘榫槽电解拉削仿真及其试验研究

榫槽是航空发动机涡轮盘上的重要结构,电解拉削是实现该结构高效、低成本制造的潜在解决方案。为了掌握电解拉削加工参数对轮廓精度和表面质量的影响规律,建立了电解拉削多场耦合模型,阐明了工具阴极长度对加工间隙产物分布的影响规律,获得了优选的工具阴极长度参数。开展了平面电解拉削加工试验,探究了进给速度和加工间隙对工件表面质量和型面进出口去除量差的影响规律,确定了较优的加工参数。试验结果表明,采用优化的加工参数可以获得较好的表面质量并有效控制了型面进出口去除量差。最后,采用优化的参数开展了典型涡轮盘榫槽结构单元件的电解拉削加工试验,试件具有较好的表面质量和轮廓重复精度。     

整体叶盘电解加工阴极修正方法与试验

电解加工是航空发动机整体叶盘制造的主要技术之一,阴极修正是该加工技术的重要环节。为了提升阴极修正精度,提出了恒采样点空间法向修正方法。该方法将阴极型面设计、加工误差分析、工具阴极修正统一至阳极采样点空间法向的一维坐标系中,将复杂的三维曲面修正简化为离散的一维修正,消除了加工误差与修正量的错位。以某整体叶盘为例,在自行研制的整体叶盘型面电解加工机床上开展工具阴极修正试验,采用三坐标测量机对修正前后的加工样件进行检测,经过一次修正,叶片电解加工精度由0.25mm提高至0.04mm,试验结果表明该阴极修正方法合理有效,具有较强的可行性。     

绝缘层厚度对孔电解加工稳定性和精度的影响

通过对孔电解加工中加工间隙的电场和流场仿真,研究了电极绝缘层的涂覆尺寸特征对小孔加工性能的影响.进行了管电极电解小孔的试验,得到了理想的绝缘层厚度参数.试验和仿真均表明, 增大绝缘层厚度可以减小孔的侧面腐蚀面,并使孔圆度有所增加,同时提高了加工过程的稳定性,但过大的涂覆厚度易出现打火甚至加工短路.     

铁基金刚石节块的热处理及其耐磨性能研究

首次提出了在烧结型金刚石工具的制造中引入热处理的新工艺，并系统地研究了淬火温度、淬火时间及回火温度等热处理工艺参数对热压烧结型铁基金刚石圆盘锯节块及其胎体材料机械性能的影响，同时对经热处理的铁基金刚石圆盘锯节块在石材旺苍红上进行磨损试验研究。试验结果表明，热压烧结型铁基金刚石圆盘锯节块胎体热处理的最佳工艺参数为：淬火温度为７６０～７９０℃、淬火时间为３．５ｍｉｎ、回火温度为２４５～３１５℃；经热处理后铁基金刚石圆盘锯胎体及节块的强度、硬度等机械性能有显著的提高，热处理也能明显改善铁基金刚石圆盘锯节块的耐磨性能。这说明将热处理工艺用于烧结型金刚石工具的制造中是切实可行的。     

过程稳定性对纳秒脉冲电解加工精度的影响

采用纳秒脉冲电流进行微细电解加工时,极间加工间隙很小,因此加工过程的稳定性是影响加工精度的重要因素。根据加工精度和稳定性的关系,建立了试验系统,设计了电解液轴向正流供液的电极喷嘴,利用电流传感器检测加工过程状态,采用短路对刀法确定电极初始间隙,进行了加工参数对稳定性和加工精度的影响试验。试验结果表明:电解液的平缓流动更新比保持电解液静止的加工状态更加稳定。当脉冲宽度小于25 ns时,加工过程的稳定性会显著下降。脉冲宽度为40 ns,电压幅值为4 V,占空比为1∶10时,可以实现稳定的加工状态,并得到较高的加工精度。     

STUDIES ON MAGNETIC ABRASIVE MACHINING

磁性磨料磁力研磨是近年发展起来的一种高效率、高质量的抛光方法，能够加工复杂外形工件和各种内壁、内腔表面，具有加工装置易于控制、工作环境清洁、加工成本低等优点，具有广阔的应用前景。本文设计、制造了加工装置并进行了一系列的试验，在研磨过程各主要参数对研磨的影响作了研究。试验结果表明，研磨初期加工效率较高，但随着研磨时间的延长，研磨效率降低，研磨质量提高不多；工件转速越高，研磨效率越高，而对研磨质量则没有影响；研磨存在最佳的加工间隙与电流强度值，在此条件下，研磨效率高，研磨质量也较好。本文最后对加工机理作了理论分析，认为磁极的设计与制造研磨能力好、磁性强的磁性磨料是非常重要的。     

数控车削中净去除材料比能预测模型（英文）

建立了基于车削参数和刀具磨损的数控车削中净去除材料比能预测模型,可在车削加工前预测计算净去除材料能耗。在AISI 1045钢车削试验中验证了该模型的预测精度。对比试验表明,该模型因为考虑了刀具磨损的影响,所以预测精度显著提高。最后研究了车削参数和刀具磨损对净去除材料比能的影响。随着背吃刀量增加,净去除材料比能降低。主轴转速增加,使得数控车床主传动系统附加载荷损耗功率增加,所以净去除材料比能增加。净去除材料比能随着刀具逐渐磨损近似呈线性增大。研究结果有助于制定高效节能的数控车削加工方案,实现低碳制造。     

两电极等离子体高能合成射流流场及其冲量实验研究

两电极等离子体高能合成射流激励器通过腔体内电极间的瞬时电弧放电加热腔内气体,在激励器出口产生压差并喷出高速射流,从而产生反作用力和冲量。针对两电极等离子体高能合成射流响应快、持续时间短的特点,设计了单丝扭摆式微冲量测量系统,并结合高速阴影系统,对两电极等离子体高能合成射流的流场发展过程及其单脉冲冲量特性进行了实验研究。实验结果表明,两电极等离子体高能合成射流响应时间小于10μs,射流持续时间约为1ms,射流前锋最大速度约为190m/s,射流流场发展过程中存在多道强压缩波,并以当地声速向下游传播。单丝扭摆式微冲量测量系统可实现μN·s量级冲量测量精度,单脉冲冲量约为32μN·s,并且在低频状态下射流总冲量随激励器放电频率成线性增加。