整体构件异形曲面电解加工运动分析与设计

为了解决整体构件异形曲面的加工难题，提出了展成电解加工及电解光整加工的方法，分析展成运动方式，讨论确定机床进给运动方案，重点探讨直纹面整体构件叶片间通道电解加工及异形曲面电解光整加工的进给运动参数设计方法，分析并给出合理的流场设计方案。通过优化异形曲面电解加工的数控编程、完善工艺设计与试验，最终加工出了合格件。     

异形曲面电解加工进给运动分析与设计

介绍了整体构件异形曲面的特点、应用及加工现状,分析了异形曲面电解加工的展成运动方式,讨论了直纹面整体构件叶片间通道电解加工及异形曲面电解光整加工的进给运动参数设计方法。     

低温等离子体辅助加工综述

随着航空航天、国防科技、能源等领域的快速发展,具有优良机械性能的高强度合金材料及复合材料得到广泛应用,实现这些材料的高效精密低损伤加工具有重要意义。低温等离子体富含活性粒子,能有效改善材料的可切削性,且较易产生、维持和控制,已被广泛应用于难加工材料的辅助加工过程中。在介绍低温等离子体基本特性及分类的基础上,结合国内外低温等离子体辅助加工技术的研究现状,以表面粗糙度、材料去除率、表面损伤、切削力等参数为评价指标,分别阐述了等离子体熔射成形技术、等离子体加热辅助切削技术、冷等离子体射流辅助抛光技术、冷等离子体射流辅助切削技术等的作用机理及效果,并对其发展趋势进行了展望。     

Improvement of machining accuracy in EDCM by enhanced electrochemical reaming based on a non-metallic backing layer

Electrochemical Discharge Machining (ECDM) is potentially applicable for the fabrication of film-cooling holes. However, It is extremely difficult for the holes to achieve higher precision and machining quality owing to the working liquid diminish in the lateral machining gap. In this study, a non-metallic backing layer was proposed to overcome the diminish of working liquid, and the electrochemical reaming, as a post-processing method for ECDM, was used to further improve the machining accuracy and quality of the holes. First, the three-dimensional morphology of the melted pit of a paraffin backing layer was scanned to obtain the geometric parameters. Then, simulation analysis and experimental verification of auxiliary flushing by using the non-metallic backing layer were performed. The machining performance of the holes machined with electrochemical reaming based on non-metallic backing layer was confirmed by the observations of the surface topography of the hole wall and orifice, measurement of the orifice precision, and analysis of the element composition on the surface of the orifice wall. Finally, an optimum combination of machining parameters for electrochemical reaming is obtained through a process parameter optimization experiment.     

整体叶盘抛光技术的研究现状及发展趋势

整体叶盘的表面质量和型面精度对航空发动机的气流动力性和使用性能影响巨大,而抛光是保证整体叶盘最终表面质量及型面精度的关键技术。针对目前国外对整体叶盘抛光技术及装备的严格保密、国内整体叶盘的抛光仍然广泛采用人工打磨的现状,对整体叶盘的抛光技术研究现状及发展趋势进行归纳总结,为整体叶盘的抛光及其自动化的发展提供参考。首先,概述了整体叶盘抛光加工的必要性及其重要性,分别从整体叶盘结构特性、材料特性和曲面特性等方面分析了整体叶盘的抛光工艺,并介绍了整体叶盘抛光工艺要求。然后,就整体叶盘磨料流加工、电解加工、砂带抛光等方面概述了国内外整体叶盘抛光技术及装备的研究现状,在此基础上提出了制约整体叶盘型面抛光技术发展的关键问题及其研究内容和解决方案。最后,根据整体叶盘的技术现状及核心关键问题指出了整体叶盘抛光技术的发展趋势。     

航空发动机叶片砂带抛光工艺参数优化

为提高航空发动机叶片砂带抛光后的表面质量,选取影响抛光质量的主要工艺因素砂带粒度、接触力、砂带线速度、进给速度,以抛光后的叶片表面粗糙度作为评价指标,展开叶片砂带抛光工艺参数优化研究.首先,进行抛光工艺试验,基于试验结果采用BP神经网络法建立表面粗糙度与工艺参数之间的预测模型;其次,根据所建立的预测模型,采用遗传算法和粒子群算法对工艺参数进行优化对比,确定最佳工艺参数;最后,对优化后的工艺参数进行试验验证,试验结果表明:采用优化后的工艺参数进行叶片型面抛光,抛光后叶片表面粗糙度明显减小,表面质量得到了显著提高.     

Convergence Analysis of the Numerical Solution for Cathode Design of Aero-engine Blades in Electrochemical Machining

As a main difficult problem encountered in electrochemical machining （ECM）, the cathode design is tackled, at present, with various numerical analysis methods such as finite difference, finite element and boundary element methods. Among them, the finite element method presents more flexibility to deal with the irregularly shaped workpieces. However, it is very difficult to ensure the convergence of finite element numerical approach. This paper proposes an accurate model and a finite element numerical approach of cathode design based on the potential distribution in inter-electrode gap. In order to ensure the convergence of finite element numerical approach and increase the accuracy in cathode design, the cathode shape should be iterated to eliminate the design errors in computational process. Several experiments are conducted to verify the machining accuracy of the designed cathode. The experimental results have proven perfect convergence and good computing accuracy of the proposed finite element numerical approach by the high surface quality and dimensional accuracy of the machined blades.     

压气机叶片安装板内侧面自动化磨抛加工

针对压气机叶片安装板的自动化磨抛加工,基于北航提出的自动化磨抛加工工艺开展了应用研究。结合叶片安装板区域复杂曲面或结构特点,通过对磨抛轮的粒度优选、磨抛过程的优化以及接触压力的调整,实现了磨抛精度及表面粗糙度符合设计要求的攻关目标。试验结果表明:磨抛后表面粗糙度Ra在0.4μm以下,去除量在0.03mm以内,实现了替代手工磨抛的目的。在磨抛效率上也实现了与多台数控铣的节拍匹配,在200件叶片试制过程中磨抛工艺系统稳定,拟将该技术广泛推广应用于压气机叶片的研制和生产中。     

基于颗粒水射流的异型不锈钢元件确定性加工

基于颗粒水射流材料去除性能稳定、无刀具磨损、复杂面形适应能力强等优点,提出了基于确定性修形的异型不锈钢元件加工方法,确定了适用于不锈钢元件表面的测量方法,对其加工路线进行了规划.对于齿形"窄"环带表面经过3次确定性修形加工后,表面面形Rms由初始的9.774Wave(1Wave=632nm)收敛至2.009Wave,表面质量提升明显,表面粗糙度减少至63.303nm,达到加工要求.实验结果表明颗粒水射流加工对不锈钢件加工具有优良的确定性修形能力,具有广泛的应用前景.     

表面状态及电解液对Ti6Al4V EJM加工质量的影响

钛合金广泛应用于航空发动机中,硝酸钠(Na NO3)电解液与氯化钠(Na Cl)电解液广泛应用于常规金属材料电化学加工。研究了钛合金在应用电解液喷射加工技术(EJM)时的表现。首先应用这两种电解液对两种不同表面质量的钛合金试件分别进行EJM加工试验,通过分析加工后所得样槽的深宽比、表面粗糙度、氧化物占比以及微观形貌,分析了钛合金原始表面状态以及电解液选用对最终加工精度的影响效果。在此基础上,以不同的顺序组合应用这两种电解液对优选出的钛合金试件再次进行EJM加工试验研究,确定最优的电解液组合应用顺序。两个系列的试验研究,为提高钛合金电化学喷射加工的质量与效率提供了一定的理论和试验依据。