异形型腔组合电加工数字化制造技术研究

 针对难切削材料整体构件上深窄、甚至弯扭异形型腔的加工难题,提出了数控电解/数控电火花组合电加工的工艺方案,同时应用数字化制造技术,力求优质、高效、低成本、快速响应地实现航空航天发动机等薄壁、复杂整体构件上异形型腔的加工,具有重要的实用价值与应用前景。     

钼钛锆高温合金的电火花加工工艺研究

针对钼钛锆这一耐高温材料在航天动力系统中的特殊加工需求,开展了电火花加工钼钛锆合金的工艺特性研究.采用DOE的方法,设计了25-1析因试验对放电参数进行筛选,得到对加工效果有显著影响的3个参数;在此基础上设计了响应曲面试验,探讨了包括脉宽、占空比和峰值电流等放电参数对材料去除率和电极相对损耗率的影响,并且拟合得到了材料去除率和相对电极损耗率的推荐公式和响应曲面图.通过分析试验结果表明:(1)材料去除率受峰值电流变化的影响最明显,并且脉宽与占空比呈现一定的交互关系;(2)电极相对损耗率受峰值电流变化影响不明显,受脉宽和占空比变化影响大,而且两者呈现一定的交互关系.     

高熔点难加工材料的电火花深孔加工

电火花加工具有非接触性加工和可以加工导电材料的优点。然而,电火花加工放电频率高、加工间隙小、电磁干扰强,加工过程的稳定性较差。电火花加工深盲孔时,随着加工的深入和排屑能力的降低,间隙中累积的加工屑会越来越多,再结合其加工过程稳定性差的缺点,非常容易出现不可逆拉弧烧伤工件表面,因此,限制了电火花加工深孔的能力。针对熔点高、难切削材料,比如钼钛锆合金,研究了超前两步控制策略的双变量自适应控制系统,根据拉弧率自适应实时调整其中一个变量抬刀周期,根据放电率自适应实时调整间隙伺服电压。验证试验表明:由双变量自适应控制的电火花加工模具钢Cr_(12)Mo V的加工深度较传统电火花加工的加工深度提高了3.7倍以上;加工熔点2640℃的核工业特制钼钛锆合金可以稳定加工到设定的93mm,此时加工速度没有发生改变,而传统电火花加工几乎不能加工。由此可以看出双变量自适应控制电火花加工的强大加工能力。     

埃马克数控精密电解(PECM)——航空发动机创新制造技术不可或缺的一部分

<正>优质高效与低成本的加工方法是世界各航太制造强国追求的目标,特别是对于难加工材料以及复杂的结构,加工方法的选择更成为了实现设计目标的保障。相比传统机械切削工艺以及电火花加工的工艺本身局限性,如所加工工件的切削残余应力变形问题,加工中产生的温度对材料的微观结构造成负面影响且刀具费用高。埃马克推出的多轴联动数控精密电解机床已被航空发动机制造商针对高温合金、钛合金、钛铝合金的发动机主要部件加工采用,诸如整体叶盘Blisk等复杂3D曲面工件加工提供了最佳工艺解决方案。既     

异形型腔电解加工阴极的数字化设计

建立了异形型腔电解加工阴极设计和加工过程仿真的数学物理模型,并在MATLAB平台上利用PDETool工具箱编制了有限元求解和动态加工仿真程序,针对某型发动机扩压器叶间流道异形型腔设计制造了阴极和工装夹具,选择并优化了加工参数,试验加工出的型腔试件能均匀留出0.15～0.30 mm的加工余量,满足了实际加工的工序要求.     

电火花磨床成型加工工艺研究

通过对专用于航空发动机蜂窝加工的电火花蜂窝磨床的功能开发和工艺研究,实现对环形件外型面的电火花成型加工。该方法是一种独创的新型加工工艺,突破了传统电火花磨床只能磨削加工环形蜂窝件内径的束缚,实现了实体工件外型面低成本、高效能的大余量去除和成型加工,有效地解决了难加工材料、特殊结构表面余量去除困难,刀具悬臂梁加工振动大,刀具损耗大的技术难题。     

难加工材料精密孔高效珩磨技术研究进展

珩磨技术凭借加工精度高、材料去除率大的优势,广泛应用于精密孔加工.航空发动机广泛采用高温合金、钛合金、不锈钢等航空难加工材料,其难加工性降低了珩磨加工的材料去除及误差修正能力,限制了珩磨工艺在航空发动机精密孔加工中的进一步应用.为突破难加工材料珩磨工艺瓶颈,对难加工材料珩磨工艺特性进行分析,并以高效精密珩磨工艺及工具为切入点,归纳了航空难加工材料精密孔高效珩磨技术现状,并对其发展趋势进行了预测.     

闭式整体叶盘成组电极高效电弧成形加工技术

带叶冠的闭式整体叶盘可为液体火箭发动机涡轮泵、航空涡轮发动机等产品提供优异性能，但更高的加工难度也成为制约加工成本和生产能力的瓶颈。目前通常采用电火花加工、电化学加工工艺加工该类开敞性不足的闭式流道，主要问题在于加工效率较低，制造成本昂贵。为此，提出一种使用成组电极在大电流、长脉宽放电条件下进行多流道并行开粗加工的高效电弧加工方法。首先分析了高效电弧放电加工对成组电极设计的要求，提出一种具有内冲液结构的多头成组电极设计方法，然后借助流体仿真工具对电极内部冲液通道的分流结构进行了优化设计。通过试制一款闭式整体叶环，对该方法实际效果进行了验证，测算了加工过程的材料去除率、电极损耗率。结果显示，与此前提出的单头电极电弧加工相比，使用该成组电极后材料去除率提高了62.9%。得益于更高的材料去除率和更少的辅助操作，同款叶盘的开粗用时缩短为常规电火花加工工艺的8.7%。     

固体火箭冲压发动机燃气流量调节特性

为了研究固体火箭冲压发动机燃气流量调节特性,对固体火箭冲压发动机燃气流量控制阀的5种不同开度下的二维流场进行了数值模拟,分析得出了补燃室压力、阀门开度对流量控制阀流场分布、阀头轴向受力和通过控制阀的燃气质量流量的影响,基于模拟得到的数据,分析得到了固体火箭冲压发动机燃气流量调节特性的参数表达式,该表达式可以用来作为固体火箭冲压发动机燃气流量调节的参考。     

涡流阀固体变推力发动机控制流参数影响规律研究

为快速求解涡流阀固体变推力发动机的工作参数、研究控制流参数对涡流阀固体变推力发动机的影响规律,改进了求解涡流阀固体变推力发动机工作参数的理论计算模型,并利用该模型研究了控制流参数对涡流阀固体变推力发动机推力调节性能的影响规律。结果表明:该模型最大相对误差为10.83%,可用于涡流阀固体变推力发动机的计算分析;在控制流压强与控制流流量相同及分子量相当的情况下,提高控制流温度可以提高推力调节比;控制流流量是决定涡流阀固体变推力发动机推力调节比最重要的参数;增加燃气发生器的燃面,不仅可以提高涡流阀固体变推力发动机的推力调节比,同时可以减小发动机的比冲损失。     

大尺寸及异型锗窗高效电火花线切割技术

 研究了N型锗半导体电火花加工时所体现的单向导通性及特殊电特性，建立了电火花加工模型，分别用二极管、可变电阻、稳压管、电阻等器件表征了锗半导体与进电端材料的接触势垒、极间体电阻、介质放电维持电压及工作液电阻。设计了锗半导体电火花线切割专用夹具，采用锗半导体表面涂覆碳浆并用石墨块进电的方式以降低接触势垒、接触电阻，对进电接触点采用吹气方式减少电化学反应导致的不导电钝化膜的产生，保障加工的延续。最后对电阻率为22.3 Ω·cm，高度为170 mm的N型锗进行了电火花线切割，切割效率大于100 mm2/min，并采用数控的方法切割出异型锗窗。检测了放电波形，分析了锗半导体电火花线切割的特性。     

Surface-improvement mechanism of hybrid electrochemical discharge process using variable-amplitude pulses

Superalloys are commonly used in aircraft manufacturing; however, the requirements for high surface quality and machining accuracy make them difficult to machine. In this study, a hybrid electrochemical discharge process using variable-amplitude pulses is proposed to achieve this target. In this method, electrochemical machining (ECM) and electrical discharge machining (EDM) are unified into a single process using a sequence of variable-amplitude pulses such that the machining process realizes both good surface finish and high machining accuracy. Furthermore, the machining mechanism of the hybrid electrochemical discharge process using variable-amplitude pulses is studied. The mechanism is investigated by observations of machining waveforms and machined surface. It is found that, with a high-frequency transformation between high- and low-voltage waveforms within a voltage cycle, the machining mechanism is frequently transformed from EDM to pure ECM. The critical discharge voltage is 40 V. When pulse voltages greater than 40 V are applied, the machining accuracy is good; however, the surface has defects such as numerous discharge craters. High machining accuracy is maintained when high-voltage pulses are replaced by low-voltage pulses to enhance electrochemical dissolution. The results indicate that the proposed hybrid electrochemical discharge process using variable-amplitude pulses can yield high-quality surfaces with high machining accuracy.     

碳化硼材料动压气浮轴承零件精密加工

针对高精度、高硬度、高脆性碳化硼材料的动压气浮轴承零件精密加工存在加工合格率低和效率低的问题，进行了加工流程、精密磨削与精密研磨的技术改进。首先，采用电火花套切方法去除大部分加工余量、小余量精密磨削和精密研磨加工的工艺方法，提高了轴承零件加工效率。其次，通过设计制作专用高精度定位磨削夹具和金刚石砂轮修整装置，解决了轴承零件磨削加工形位精度不高和砂轮无法进行在位修整的问题。最后，通过研制圆柱面精密研磨机，解决由于原有研磨设备精度差造成的加工质量和效率低的问题。通过采取技术改进措施，实现了碳化硼轴承零件亚微米级形位精度的磨削加工，提高了轴承零件的加工精度、合格率和加工效率。     

碳纤维复合材料电火花加工(EDM)机理究研

应用于航空航天技术的碳纤维复合材料具有相当高的比强度、高弹性模量、重量轻、热膨胀小、以及具有导电性、对酸、碱有机溶剂有很大的耐蚀性等诸多的优点。但由于材料本身为纤维织物的层压浸渍结构,使其在切削加工时难于达到较高的光洁度与精度,     

带冠整体涡轮盘电火花加工成形电极的设计与制造

以带冠整体涡轮盘电火花加工专用CAD/CAM系统(BliskCad/Cam)为辅助工具,详细介绍了某带冠整体涡轮盘电火花加工成形电极的设计和制造工艺,通过加工实验,得到满足精度要求的成形电极。     

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。     

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。     

模具制造的高速加工工艺研究

高速加工不但可以成倍地提高生产效率,还可进一步改善零件的加工精度和表面质量,解决一些常规加工中难以解决的某些特殊材料的高效加工问题,因此,高速加工技术在世界上引起了高度重视。主要从加工工艺方面讲述了高速铣削的技术特点以及在模具加工行业的应用。最后展望了高速加工的发展应用前景。     

气体介质中深小孔电火花加工技术研究

 深小孔加工一直是机械制造领域的难题之一。在分析和研究气体介质中电火花加工技术的基础上，就其在深小孔加工中的应用进行了深入的理论与实验研究。分别用管状圆柱电极和削边电极在通用电火花成形加工机床上成功地加工出直径为2 mm、深径比大于20、锥度小于0.5%的深小孔。研究表明，相对于传统的液中电火花加工，气体介质中电火花加工深小孔具有电极损耗率低、加工过程稳定等特点。而且由于无需庞大的工作液系统，该方法适合于大型零部件上深小孔加工。     

航空结构件铣削变形及其控制研究进展

随着机床加工性能和刀具切削性能的提升,航空结构件的高效高精加工成为可能。航空结构件薄壁加工特征多,在铣削过程中易发生变形,因此预测与控制航空结构件的加工变形是切削加工领域内亟待解决的难题。通过总结了航空结构件的特点及加工难点,对加工变形形成机理进行深入分析;对加工变形影响最为关键的铣削力模型进行归纳;阐述了航空结构件残余应力变形预测的研究进展,以及利用加工工艺优化、数控补偿技术和高速切削加工技术等实现航空结构件加工变形控制的主要策略,最后对其未来研究方向进行了展望。