金属薄板群孔照相电解加工技术应用研究项目通过技术鉴定

由中国航空工业制造工程研究所承担的“金属薄板群孔照相电解加工技术应用研究”项目于 2 0 0 0年11月通过了由中国航空工业第一集团公司组织的技术鉴定。该项目的主要研究内容是 :移动电极照相电解加工技术 ,实现大面积薄板群孔连续加工 ;复杂外形和群孔同时加工技术 ,取代复杂外形冲切下料 ,提高群孔与外形定位精度 ;加工大尺寸群孔时采用套料加工技术 ,减小实际加工面积 ,提高加工精度 ;针对薄板群孔零件的常用材料 ,优选出常用电解液 ;开发光绘软件 ,缩短底片制作周期。与传统工艺方法相比 ,该项技术提高了加工精度和加工效率 ,达到了工…     

照相电解加工技术的发展与应用

在简要论述照相电解加工技术原理和技术特点的基础上,介绍了照相电解加工技术在薄板群孔、群柱类结构、薄壁回转曲面复杂表面形状上的具体应用,探讨了照相电解加工技术的研究现状和发展。     

薄型中空电极振动电解切割TB6钛合金

TB6钛合金由于具有优越的性能,广泛地用于航空航天领域。然而从大余量的TB6钛合金锻铸件毛坯加工成复杂结构的零件,其加工效率低,刀具和机床成本高,造成了极大的浪费。为解决这一问题,提出了一种利用薄型中空电极进行快速大余量去除的电解加工(ECM)方法,即将零件与多余材料切割分离,有望较大程度提高加工效率,降低加工成本。为改善电解加工流场特性,提高加工精度,对电极施加振动,并对薄型中空电极的振动切割进行了建模分析和试验研究。试验结果表明,合适的振动幅值和频率(A=0.05mm,f=50Hz)可以使得各处电解液电导率趋于一致,从而提高加工的精度、稳定性和效率。复杂结构件的成功切割证明了薄型中空电极振动电解切割加工技术具有一定的适用性。     

电解加工在航空制造中的应用及发展

总结了电解加工技术在航空制造领域的研究与应用 ,论述了其在 2 1世纪初叶的发展方向 ,指出该技术在微精加工、复杂型面、复杂整体结构等加工方面具有很好的应用前景。     

复杂结构的微细电解加工实验研究(英文)

介绍了用于加工微结构的微细电解加工技术,超短脉冲电源的应用很大程度上提高了微细电解加工的定域性。首先,建立了一整套用于微细电解加工的加工系统;然后,为优化加工结果,分组实验并研究了一些重要加工参数对加工过程的影响,着重分析了脉冲宽度对加工形状精度的影响和电极工作端形状对已加工表面质量的影响;最后,在优化后的参数条件下,成功加工出了一个形状精度高、已加工表面质量好的复杂结构。     

基于等几何法的叶片电解加工过程仿真方法研究

航空发动机叶片具有复杂的加工边界,其电解加工的过程仿真是加工预测的重要手段.而传统基于有限元法的腐蚀过程仿真需要反复划分网格,且存在边界上计算精度不足的问题.提出利用等几何法原理提升叶片电解加工数值仿真精度的思路,采用NURBS基函数替代原有拉格朗日基函数建立加工间隙物理场的求解方程组,解决由于NURBS基函数在边界处非插值特性引起的Dirichlet边界条件施加误差.将阳极边界的腐蚀位移转化为其控制顶点位移,避免反复划分网格所占用的计算时间,提升过程仿真精度.最后,通过试验证明该方法的有效性.     

提高电解加工模具成型精度的新途径--高频、窄脉冲电流源电解加工(HSPECM)

分析了电解成型加工误差的特性;阐述了高频、窄脉冲电流源可以较大地缩小截止加工间隙及最小平衡加工间隙,提高阳极溶解集中蚀除能力从而较大幅度地提高电解成型精度,解决直流电解加工模具中因成型精度低而伴生的侧面扩张量大、转接圆角大以及工具阴极设计制造复杂、成本高等问题.研究表明HSPECM是提高模具型腔电解加工精度的有效途径,为精密模具加工提供了一种先进、可行的新工艺技术.     

数控电解铣削加工机床研制

针对航空、医疗等领域内一些中小尺寸零件复杂曲面和窄深型腔的加工需求,研制了数控电解铣削加工机床,包括:设计了带X/Y/Z移动和C轴旋转的4轴联动机床结构,可实现2μm的重复定位精度;开发了具有快速短路响应及泄能模块的高频脉冲电解电源,并能够与电解机床控制系统实时通信;订制了过滤精度0.5μm,压力、温度可调可控的电解液循环过滤系统。最后以实例进行验证,采用圆柱电极以电解铣削方式在304不锈钢上加工出宽1.4mm、深8mm、R_a0.8μm,侧壁陡峭的大深宽比窄深盲槽,加工过程稳定,机床达到了预期设计目标。     

电解加工发动机叶片阴极进给方向的优化

 超薄扭曲叶片由于叶型超薄、型面复杂、精度要求高, 目前主要以电解加工作为首选加工工艺。以某新型发动机叶片为研究对象, 对电解加工阴极的进给方向、毛坯装夹位置做了优化选择并对叶片型面采样点的法线方向与阴极斜向进给方向的夹角分布做了详细的阐述, 为阴极型面的设计打下了坚实的基础。     

冰层辅助对电火花-电解复合穿孔的影响

电火花-电解复合穿孔(ECDD)加工方法有望实现难加工材料涡轮叶片气膜冷却孔无重铸层高效加工,为了进一步提升小孔孔壁的加工质量,提出了在工件底部填充冰层的电火花-电解复合穿孔加工新方法。分析了冰层辅助对复合加工过程中两极之间电流电压的波形、复合穿孔的加工效率、小孔的出入口孔径、孔壁重铸层去除等的影响,进行了冰层辅助与无冰层辅助电火花-电解复合穿孔对比试验。试验表明:冰层辅助加工可以在小孔穿透之后形成充分的反向冲液,有效地解决小孔穿透之后的漏液问题。在增加底部停顿时间的基础上,即小孔穿透后管电极到达预设深度继续停留一段时间,延长管电极对孔壁的电解作用时间,可以显著提高重铸层的去除效果,有望实现小孔整个孔壁重铸层的完全去除。     

复杂结构件数控编程加工特征用户自定义方法

加工特征是实现复杂结构件高效、高质量数控编程的有效手段,但是同一类加工特征只是几何形状和加工工艺相似,并不完全相同。如何适应不同的企业资源与工艺水平、不同类型的复杂结构件进行加工特征定义是基于加工特征进行自动数控编程的一个难题。针对以上难题,本文提出了一种复杂结构件数控编程加工特征用户自定义方法,基于全息属性面边图表达加工特征几何信息,给出了具有一定柔性的加工特征几何信息定义方法,基于语义与规则建立加工特征工艺信息及其与几何信息之间的关联关系,实现了由用户根据企业的制造资源、零件结构和工艺人员的编程习惯等因素自定义加工特征。根据本文提出的方法开发了飞机复杂结构件加工特征用户自定义及自动编程系统,已成功应用于国内某大型航空制造企业的飞机结构件数控编程,经过多项飞机结构件测试,本文提出的方法特征识别正确率平均达到97%。     

某环型航空零件数控加工工艺分析和自动换刀的研究

针对加工环型航空零件时均采用手工换刀加工的问题,论述了用声发射法对刀具磨损进行监测、用静态测量法对刀具轴线的偏转进行测量、粗铣试切毛坯的内轮廓实验,分析出不能实现自动换刀加工的原因.通过对零件的加工工艺进行分析,将能合并的工步源程序串在一起并在实际加工中得到验证从而实现自动换刀加工.串编程序的应用提高了工厂的生产率,降低了生产成本,也为研究加工环型航空零件的自动换刀问题奠定了坚实的基础.     

开式整体叶轮加工关键工艺技术研究

首先分析了该类零件的几何特点以及加工难点,然后提出了粗加工以及精加工当中的关键技术。阐述了插铣粗加工中,有关叶片直纹包络面的构建,刀轴矢量的选择;精加工中叶片整体加工中使用参数法规划均匀的刀具切削轨迹等关键技术。最后利用VERICUT软件,进行了加工仿真的验证,并且加工完成了开式整体叶轮的加工实例。     

新型整体多级盘毂转子单元体加工技术

与传统单级整体叶盘相比,新型整体多级盘毂转子单元体加工技术是将轴颈、盘及毂筒作为一个零件进行单元体整体加工,避免了单个零件安装和焊接结构带来的诸多缺点。具有减重、增效和提高可靠性等优点。本文从工艺路线的安排、工装和刀具的设计、加工变形有限元法预估、高速轻载荷切削四方面入手,总结出一套针对此类零件的加工方法,具有重要的指导意义。     

航空发动机整体叶盘磨料水射流开坯加工技术研究进展

整体叶盘结构是航空发动机技术发展的一个重要方向，且多采用难加工材料，如何实现整体叶盘高质高效加工是机械制造领域亟待解决的难题之一。通过高压磨料水射流（AWJ）加工技术实现整体叶盘毛坯的开坯粗加工，是一种有效缩短整体叶盘加工周期、降低昂贵铣削刀具成本、提高开坯效率的工艺手段。本文就磨料水射流加工材料去除机理、复杂曲面轨迹优化、多物理量和机械量参数组合优化和整体叶盘开坯设备概述了国内外的研究现状，在此基础上，针对当前具有复杂曲面结构的整体叶盘开坯面临的关键问题，提出了若干解决思路和技术途径，指出了高压磨料水射流在复杂曲面零件高效加工中的发展趋势。     

Electrochemical machining of a convex strips structure on a revolving part by using site directed power interruption

Revolving parts with complex surface structures are widely used in machinery and mechanical equipment. The ECM process provides its adequacy to cut hard materials with different shapes, and its applications are widely increased, due to its outstanding advantages. In this paper, a new method for machining a convex strips structure on a cylinder by using site directed power interruption(SDPI) in the ECM process is presented. A variable correction value of the power-off time was defined and optimized to obtain the ideal interval for better machining accuracy and stability.The electric field distribution and the simulated convex profiles show that the stray current density can be reduced effectively by using the proposed method. The correction value has an important influence on the machining accuracy. A suitable correction value in the range of 0.6–1.2 s can effectively improve the machining accuracy of the convex strips structure. Experiments were also conducted to verify the proposed method. Results have confirmed that the stray corrosion on the convex strips surface is significantly reduced and the machining accuracy of convex strips structure is remarkably improved by using the proposed method with a suitable correction value in the ECM process. Finally, a convex strip with a height of 2 mm on a thin-wall revolving part was also produced successfully using a correction value of 0.9.     

航空发动机机匣摆线粗加工轨迹规划方法

针对机匣零件粗加工过程中凸台多、加工余量大、材料难切削、刀具磨损快、加工周期长等特点,提出了一种机匣摆线粗加工刀具轨迹规划方法,该方法能有效控制切削过程中刀具负载的变化,改善刀具切削过程中的加热-冷却循环,减缓刀具的磨损,提高机匣粗加工效率。首先,通过对两种摆线模型的分析,建立了摆线铣数学模型,并分析了摆线铣的优缺点;其次,结合机匣零件特点,将模型在精度范围内离散为点模型,利用圆锥将模型展开并建立展开模型与原始模型间的映射关系。通过对可加工区域的划分和平面逼近,生成了适用于机匣零件的摆线粗加工刀具轨迹。最后,分别通过摆线铣刀具磨损实验、平面型腔摆线铣实验和机匣摆线铣实验,验证了摆线铣在降低刀具磨损、延长刀具寿命方面的有效性,以及本文轨迹生成算法在航空发动机机匣实际加工中的正确性和高效性。研究成果能有效缩短加工周期、降低加工成本,提升机匣零件的粗加工效率。     

基于电极切向旋转进给法的 低刚度锥杆类零件精密电火花加工

提出了基于圆盘电极切向旋转进给法的低刚度锥杆类零件的电火花精密加 工方法。首先介绍了基于等厚损耗原则的圆盘电极设计原理,进而通过电火花加工工艺 的三因素全因子实验考察了峰值电流、脉宽、占空比对工件材料去除率（MRR）、相对 电极损耗率（TWR） 和表面粗糙度（SR） 的影响, 并对电火花加工工艺参数进行优化 从而应用于锥杆类零件的加工。加工出的反馈杆性能一致性高、表面质量好,加工时间 短,试验结果表明基于圆盘电极切向旋转进给法的电火花加工工艺对提高低刚度锥杆的 加工工艺的可靠性和加工效率、提高电极利用率方面有较大优势。     

基于特征的蒙皮镜像铣加工残区刀轨优化方法

镜像铣加工装备及其加工工艺是蒙皮零件加工的有效手段,其特殊工艺对加工刀轨提出了等步距、无交叉、无抬刀且无残留等特殊要求。针对蒙皮零件加工特征的复杂形状,在满足等步距、无抬刀、无交叉的条件下对加工残留区域进行刀轨优化是一个难题。为解决以上难题,本文提出了一种基于特征的蒙皮镜像铣加工残区刀轨优化方法。该方法基于特征将蒙皮零件的工艺信息与几何信息相关联,自动提取加工特征的加工面及其对应的刀轨,将刀轨分割成若干段子刀轨,并构建子加工区域,再利用布尔并运算得到最终可加工区域。然后对加工面区域与最终可加工区域求布尔差识别出加工残留区域,并根据加工残区位置自适应生成满足蒙皮镜像铣特殊要求的优化刀轨。以典型复杂蒙皮零件验证本文提出的方法,结果表明,基于特征的蒙皮镜像铣加工残区刀轨优化方法可自动识别加工残区,并生成满足蒙皮镜像铣特殊要求的加工残区优化刀轨,为提高蒙皮零件数控编程效率提供技术支撑。     

融合机床精度与工艺参数的铣削误差预测模型

为弥补现有五轴联动数控铣床加工飞机结构件的加工精度评估系统的不足,提出利用机床精度检测数据和零件特征及其工艺参数来构建评估指标体系,基于BP神经网络建立了飞机结构件加工误差预测模型。通过完成训练的网络权值分布,计算出各输入指标对最后评估结果的影响,并通过实例分析检验了模型的可靠性。结果表明,经BP神经网络模型训练得到的结果和样本零件的三坐标测量机测量数据基本吻合,选取的评价指标具有有效性。该评估模型能够有效地融合机床精度检测数据和零件特征及其加工工艺参数,对飞机结构件的铣削加工误差进行预测。