整体叶盘叶栅通道电解加工工具电极进给方向优化设计

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整体叶盘狭小叶栅通道电解旋转套料加工

整体叶盘狭小叶栅通道电解旋转套料加工翟士民，张明岐，黄明涛，潘志福，刘萌，孙超(中国航空制造技术研究院，北京100024)摘要:针对整体叶盘狭小叶栅扭曲叶型结构，采用电解旋转套料的方法进行加工。

通过计算得出旋转套料的中心轴与叶型中心轴的偏移量与偏移角度，设计加工端面电极及分体等速螺旋体水套结构，并进行了小栅距通道加工试验，实现了狭小叶栅扭曲叶型的电解旋转套料加工，得到的产品能够满足后续精密电解加工技术要求。

关键词:整体叶盘;狭小叶栅;扭曲叶型；电解套料加工；等速螺旋体水套中图分类号:TG662文献标志码:A文章编号：1009-279X(2020)06-0048-04Electrochemical Rotating Nesting Machining for the NarrowCascade Channel of BliskZHAI Shimin,ZHANG Mingqi,HUANG Mingtao,PAN Zhifu,LIU Meng,SUN Chao(AVIC Manufacturing Technology Institute,Beijing100024,China) Abstract：For the structure of the the twisted blade of narrow blade cascade of the blisk,the electrochemical rotating nesting machining method is studied.Through the calculation of the offset and direction between the center axis of the rotary sleeve and the center axis of the blade,the electrode structure of the end-face and water jacket structure of split constant velocity screw were designed,and the small pitch channel processing testing was carried out.The electrochemical rotating nesting machining of the the twisted blade of narrow cascade blade was realized,and the obtained product can meet the technical requirements of subsequent precision electrochemical machining.Key words：integral blade disk；narrow cascade；twisted blade；electrochemical nesting machining；constant velocity spiral screw航空发动机整体叶盘是将叶片和轮盘制作成一个整体，代替传统叶片榫齿、轮盘榫槽加锁片的连接结构,使零件数量大大减少，整体重量也明显减轻；同时，由于整体叶盘可消除传统叶片、轮盘结构中气流在榫头与榫槽中逸流所造成的损失，使发动机工作效率增加，从而提高了整台发动机的推重比［1］。

电解辅助磁力研磨整体叶盘试验研究

电解辅助磁力研磨整体叶盘试验研究
于克强;周锟;靳铁辉;陈燕
【期刊名称】《电镀与精饰》
【年(卷),期】2024(46)4
【摘要】针对航空发动机整体叶盘结构复杂和材料难以加工的特性,在磁力研磨技术的基础上引入电解作用作为辅助手段。

通过电解作用产生易于处理的钝化膜,然后再引入磁力研磨加工技术,加快了对叶盘表面纹理的去除,同时使表面加工质量更加均匀。

通过3D超景深电镜观测叶盘表面形貌,结果显示:经复合研磨20 min,叶盘表面纹理基本去除,表面更加细密、均匀。

表面粗糙度值R_(a)由1.5μm降至0.4μm。

【总页数】5页(P46-50)
【作者】于克强;周锟;靳铁辉;陈燕
【作者单位】辽宁科技大学机械工程与自动化学院;鞍钢股份有限公司中厚板事业部
【正文语种】中文
【中图分类】TH161
【相关文献】
1.磁力研磨法对整体叶盘的抛光工艺研究
2.整体叶盘叶栅通道径向进给电解加工电场仿真和试验研究
3.超声波辅助磁力研磨整体叶盘试验研究
4.磁力研磨工艺对整体叶盘表面完整性的影响
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叶片电解加工三头柔性进给方向优化设计_徐正扬

叶片电解加工三头柔性进给方向优化设计徐正扬1　朱　荻1　王　蕾1史先传21.南京航空航天大学,南京,2100162.江苏工业学院,常州,213006摘要:以某型发动机叶片为研究对象,设计了新的三头柔性进给的电解加工方式,对毛坯装夹角度和阴极进给方向进行优化选择,提出了叶盆、叶背采用不同进给角度进行加工的方式来提高叶片的加工精度,以实现全方位叶片电解加工。

进行了叶片电解加工实验,结果表明该进给方式可兼顾叶身和缘板的精度要求,实现叶片的全方位电解加工。

关键词:电解加工;发动机叶片;进给方向;优化中图分类号:TG662 文章编号:1004—132X (2007)24—2921—05Optimization of C athode Feeding Direction with Flexible 3-Electrode Feeding Method in EC M of Turbine Blades Xu Zhengyang 1　Zhu Di 1　W ang Lei 1　Shi Xianchuan21.Nanjing University of Aeronautics and A stronautics ,Nanjing ,2100162.Jiangsu Po ly technic University ,Chang zhou ,Jiang su ,213016A bstract :This pape r pre sented a new flexible 3-electrode feeding metho d in ECM to machine the pro file and platfo rm of turbine blade .The feed directions of the cathodes and the blade fixture positionin machining process we re also optimized .The new feeding me thod ,w here the cathodes fo r producing the pressure side and suctio n side o f blade feeded w ith different ang les ,w as to enhance the accuracy of blade and process simultaneously the profile ,platform ,leading and trailing edge of blade .A rational optimiza tion method w as also used to reduce the calculatio n time g reatly .The experimental investig ations w ere carried o ut in order to evaluate the rationality of the feeding m ethod .The result of the presented investig ation is satisfacto ry to apply the feeding metho d to machine turbine blades .Key words :ECM ;turbine blade ;feed direction ;optimization收稿日期:2006—10—31基金项目:航空科学基金资助项目(04H52055)0　引言叶片是航空发动机的重要零部件,发动机性能的高低,直接受叶片设计和制造水平的影响。

第2届上银优秀机械博士论文奖——银奖整体叶盘型面电解加工装备的研制及关键技术研究

ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｎｄａｄｉａｎｏｇｓｔｉｃｓｏｆｒｏｌｌｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｂｅａｒｉｎｇｓ
褚福磊（通信作者），男，１９５９年出生，博士，教授，博士研究生导师。
主要研究方向为旋转机械动力学与振动控制、机械状态监测与故障
制造技术中，电解加工技术具有无工具损耗、加工效率高、加工成本低、不受金属材料本身机械性能限制等特殊优点，成为叶盘制造的主要方法之一。然而随着叶盘形状不断变化，出现了超薄、大扭角、低展弦比等特殊形状叶片，同时制造精度要
求也不断提升，这些都给电解加工带来了新挑战。目前，国内还没有叶盘型面精密电解加工机床，也缺少叶盘精密电解加工
第２届上银优秀机械博士论文奖——银奖
整体叶盘型面电解加工装备的研制及关键技术研究
作者：朱栋
毕业学校：南京航空航天大学指导教师：朱荻
整体叶盘是发动机的重要零部件之一，它将叶片和轮盘做成一体，可使发动机结构简化、重量减轻、可靠性增强。但是由于其具有结构复杂、叶型扭曲、通常采用难加工材料等特点，给制造带来了巨大困难，多年来一直成为研究重点。在众多
性及对比工艺试验研究。试验表明，采用ｗ型电解液流动方式后，加工过程稳定，可以获得较好的零件表面质量和加工精度。 ⑥ 基于自行研制的七轴四联动整体叶盘叶型电解加工系统平台，采用ｗ型电解液流动方式，针对自行设计的叶盘模型，
２０１３年２月

整体叶盘叶栅通道径向进给电解加工电场仿真和试验研究

摘要：采用径向进给电解加工技术加工整体叶盘，建立了基于电场分布的电解加工数学模型，
用有限元分析方法对加工过程进行模拟和求解，探讨了径向进给电解加工的成形规律，并分析了屏
蔽式工具电极和非屏蔽式工具电极的成形差异，最后开展了相关工艺试验。结果表明，试验结果和
仿真结果较吻合，采用屏蔽式工具电极比采用非屏蔽式工具电板加工的叶栅通道侧面间隙更均匀，加工后叶盆余量差从４．１１ｍｍ减小到２．５８ｍｍ，叶背余量差从３．７６ｍｍ减小到２．５３ｍｍ。
（ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ＆Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｍｅｔｈｏｄｏｆｅｌｅｃｔｒｏｄｅｒａｄｉａｌｆｅｅｄｉｎｇｉｎｂｌｉｓｋＥＣＭ．Ａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｔｈａｔｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｈｅ

钛合金整体叶盘叶型精密振动电解加工实验研究

钛合金整体叶盘叶型精密振动电解加工实验研究雷廷玲;黄明涛;张明岐;褚玉程;程小元【摘要】针对钛合金整体叶盘叶栅通道狭窄、叶片型面复杂、扭转角度大等特点,采用片状电极对叶片型面进行双面同步精密振动电解加工.分析了电解加工参数对叶片加工精度和表面质量的影响,通过正交试验确定了合理的工艺参数,实现了整体叶盘的叶片叶身型面、根部R角及叶间流道的一次电解成形,型面误差为-0.023~0.040 mm,表面粗糙度为Ra0.53μm,达到了设计要求.对电解加工叶片型面试件的组织形貌进行扫描电镜观察,未发现晶间腐蚀和选择性腐蚀造成的点蚀现象.%Considering the narrow passage,complicated blade profile and large skew angle typical of titanium alloy blisk,a processing that conducted on double-face synchronous feeding vibration electrochemical machining was used to shape titanium alloy blade. The suitable machining parameters was determined by orthogonal test and analyzing the influence of electrochemical machining parameters on the processing quality and precision of blade. The Forming a one-time of blades profile and root are achieved. Blades were produced with profile tolerance -0.023~0.040 mm and roughness Ra0.53 μm. The intergranular corrosion and pitting was not observed through microanalysis on the blade specimens.【期刊名称】《电加工与模具》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】5页(P28-32)【关键词】振动电解加工;钛合金;整体叶盘;叶型加工【作者】雷廷玲;黄明涛;张明岐;褚玉程;程小元【作者单位】北京航空制造工程研究所,北京 100024;北京航空制造工程研究所,北京 100024;北京航空制造工程研究所,北京 100024;北京航空制造工程研究所,北京100024;北京航空制造工程研究所,北京 100024【正文语种】中文【中图分类】TG662采用整体构件已成为先进航空发动机的发展趋势，叶盘作为航空发动机的重要部件也越来越多地采用整体设计。

一种整体叶盘电解加工方法[发明专利]

专利名称：一种整体叶盘电解加工方法专利类型：发明专利
发明人：黄明涛,张明岐,程小元,傅军英申请号：CN201811128151.X
申请日：20180927
公开号：CN109158721A
公开日：
20190108
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种整体叶盘电解加工方法。

将整体叶盘毛坯作为电解加工的阳极，加工工具作为阴极，加工工具的加工头包括叶盆型面和叶背型面，加工方法包括：步骤S1，驱动加工工具沿整体叶盘毛坯的径向进给，电解预加工出叶片之间的叶栅间隙；步骤S2，驱动整体叶盘毛坯绕其中轴顺时针/逆时针旋转，使加工头的叶盆型面/叶背型面与叶栅间隙的相应一侧靠近，进行电解精加工，获得第一叶片的叶盆/叶背；步骤S3，驱动整体叶盘毛坯绕其中轴线与步骤S2中相反方向旋转，使另一型面与叶栅间隙的相应另一侧靠近，进行电解精加工，获得第二叶片的叶背/叶盆；步骤S4，重复步骤S1～S3，加工出多个满足叶盆型面和叶背型面要求的叶片。

申请人：中国航空制造技术研究院
地址：100024 北京市朝阳区八里桥北东军庄1号
国籍：CN
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整体叶盘叶型电解加工流场设计及实验_刘嘉

整体叶盘叶型电解加工流场设计及实验刘嘉等：
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解液复合流场模式。因此本文提出了一种新型三维复合流场，如图４所示，一股电解液从叶片毛坯被毛坯分为两股液流分别流入叶的进气边流入，盆、叶背加工区；另两股电解液分别从叶盆阴极背面、叶背阴极背面流入，绕过阴极端面由毛坯叶根两侧流入加工区，三股电解液在加工区中交汇，最终从毛坯排气边流出。该流场方式是侧流式与加工中以侧流式流场为Ｗ式流场的空间复合，主，可以较好地保证进气边与排气边流场的稳定采用Ｗ式流场为辅助流场，既可以补充叶根性；与叶尖处的电解液损失，又可以缓解侧流式由毛坯随机分流造成的分流不均，提高流场的一致性，有助于提升加工重复精度。
盘也开展了许多研究。例如群电极多通道加
１３］１４］、、数控展成通道加工［径向进给通道加工［［１５］１６］工、型电解液流场型面加工［和振动电解Ｗ１７］等整体叶盘电解加工方法。在研究型面加工［
图２中的两类流场均从单个流道截面入手，仅分析流体在该流道截面内的流动特征。叶盘电）解加工中由阴极、工件组成的流道如图３（所ａ示。采用由进气边（或排气边）流入，由排气边（或）进气边）流出的侧流式流场时，如图３（所示，在ｂ但在ＸＯＹ的剖面中电解液沿叶片曲面顺畅流动，）如图３（所示，圈出区域的间隙ＸＯＹ的剖面中，ｃ这会使本应流往加工区的电解远大于加工间隙，液分流，导致加工区中出现流场可达性不佳的缺采用Ｗ式流场时，在ＸＯ陷区。同理，Ｙ的剖面中电解液可顺畅流经全部流道，但在ＸＯＺ的剖面中，圈出区域的间隙同样会分流电解液，造成流场缺陷。

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ＯｐｉｉａｉｎｏｔｏｅＦｅｒｃｉｎｉｄａｅｄＥｌｃｒｃｍｉａａｈｎｎｔｍｚｔｏｆＣａｈｄｅｄＤｉｅｔｏｎＲａｉｌＦｅｅｔｏｈｅｃｌＭｃｉｉｇ
ＷｅｕｉＸｕＺｈｎｇａｉＳｈｈｕ，ｅｙｎｇ，ｎＬｕｙＬｉｏＤｅｉｇ，ｕＤｉＳｕｎｅ，ａｐｎＺｈ
一
２１
—
《电加工与模具》２１年第４０２期
的研究。德国某公司采用拷贝式电解加工的方式加
设计・究研
则无法满足电解加工整平比的要求，而使型面精从加工难以达到加工精度要求。本文讨论在已知整体叶盘几何造型的条件下，电极进给方向的优化方法。
设计・究研
《电加工与模具》０２２１年第４期
整体叶盘叶栅通道电解加工工具电极进给方向优化设计
韦树辉，正扬，伦业，德平，徐孙廖朱获
（南京航空航天大学机电学院，江苏南京２０１１０６）
果表明，用优化后的进给方向进行加工，获得余量更均匀、采可两侧型面余量差较均衡的叶栅通道。关键词：整体叶盘；电解加工；叶栅通道；向进给；向优化径方
中图分类号：Ｇ６Ｔ６２文献标识码：Ａ文章编号：０９—２９２１）４—０２ —０１０７Ｘ（０２ｏ０１５
摘要：整体叶盘叶栅通道的加工是在叶片型面精加工至满足设计要求之前不可缺少的工艺步
骤。设计了工具电极径向进给加工叶栅通道的模式，了提高整体叶盘叶栅通道余量分布的均匀为
性，还提出了电极进给方向的优化策略。分析了通道型面在进给方向上的前后遮挡情况，比较所有
收稿日期：０２—０２１５—０４
基金项目：国家自然科学基金资助项目（１０１９；苏省自然科５０５１）江学基金资助项目（Ｋ２１０）Ｂ０５６第一作者简介：树辉，男，９７年生，士研究生。韦１８硕
加工精度。
２问题描述
通常情况下，工具电极应沿着空间某一轨迹进给加工出叶栅通道。但如果研究空间进给路径，在现有机床设备条件下，设计出能满足空间进给且密
封性、场均匀性较好的工装夹具尚有一定的难度。流基于平面上的进给方向可满足大部分叶盘加工的要
工整体叶盘叶片。朱永伟等采用直线刃电极进行整体叶盘数控展成电解加工的研究，工出了直纹加
面或近直纹面的整体叶盘。整体叶盘的加工一般分为两步：叶栅通道预加工和叶片型面精加工。叶栅通道由一个叶片的叶背型面与下一个叶片的叶盆型面及轮毂型面组成。其加工余量均匀性的优劣对后续型面精加工有着重要影响，叶栅通道型面加工余量不均匀，若即余量差较大，给型面精Ｊｑ的整平带来困难，则Ｊ－ｔ￣严重影响型面
求。因此，本文研究基于平面的工具电极进给方向，
径向进给电解加工不仅能加工出通道的叶盆、
该平面与整体叶盘回转轴垂直。图２是整体叶盘的
径向观察视图。叶片型面沿着叶身方向有一定程度
叶背型面，同时能利用端面成形加工出复杂的轮毂型面，少了后续对叶根处修正的工作量。但进给减方向对通道叶盆、背的加工余量分布均匀性有着叶重要的影响。为了提高精加工余量分布的均匀性，
样
ｌ加工方式简介
径向进给电解加工整体叶盘叶栅通道示意图见图１。成形电极沿着整体叶盘径向运动，靠侧面依成形电解加工出叶栅通道的叶盆型面、叶背型面及
依靠端面成形加工出轮毂型面，而实现叶栅通道从
整体叶盘是航空发动机的一种新型结构部件，它省去常规叶盘连接的榫头和榫槽，使结构简化，大大提高了叶盘的性能，同时，著提高了发动机的工显作寿命和安全可靠性… 。但现代整体叶盘多采用耐高温、硬度的难切高削材料（如钛合金、温合金等）结构上采用变截高，
（ＮａｊｇＵｎｖｒｉｙｏｒｎｕｉｎｔｏａｔｓＮａ）ｇ２０１ＣｈｎｎｉｉｅｓｔｆｎＡｅｏａｔｓａｄＡｓｒｎｕｉ，ｎｉ１０６，ｉａ）ｃｃｎ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｃｉｉｇｏｕｅｓｅｓｎｔａｒｃｓｎｔｅｗｈｌｒｃｓｆｂｉｋｍａｕｆｃｕｒｅｍａｈｎｎｆｔｎｎｌｉｓｅｉｌｐｏｅｓｉｈｏｅｐｏｅｓｏｌｎａｔ — ｓｉｇ．Ｔｈｅｍｅｈｄｏａａｅｄｅｅｔｏｈｍｉａｃｎｉｇｉｒｐｓｄ．Ｉｒｅｏｉｐｏｅｔｅｄｉｔｉｎｔｏｆｒｄｉｌｆｅｌｃｒｃｅｃｌｍａｈｉｎｓｐｏｏｅｎｏｄｒｔｍｒｖｈｓｒ— ｂｕｉｎｕｉｏｍｉｙｏｈｕｅｃｎｎｌｗａｅｏｈｌｓｔｏｎｆｒｔｆｔｅｔｎｎｌｍａｈｉｉｇａｌｏｎｃｆｔｅｂｉｋ，ａｐｉｉａｉｎｍｅｈｄｏｈｅｃｔｎｏｔｍｚｔｏｔｏｆｔａｈ— ｏｅｒｌｔｖｏｗｏｋｐｅｅｉｅｅｅｄｅａｉｅｔｒｉｃｓｐｒｓｎｔｄ．Ｔｈｎｌｅｃｆｆｅｉｅｔｏｎｍａｈｎｉｃｕａｙｏｕｎｅｅｉｆｕｎｅｏｅｄｄｒｃｉｎｏｃｉｎｇａｃｒｃｆｔｎｌｓｒａｅｉｎｌｚｄ，ｎｈｉｆｒｎｃｓｏｏｒｉａｅｃｍｐｎｎｔａｎｌｄｔｏｎｔｎｔｅｖｒｉａｉｕｆｃｓａａｙｅａｄｔｅｄｆｅｅｅｆｃｏｄｎｔｏｏｅｍｏｇａｌａａｐｉｓｉｈｅｔｃＩｄ — ｒｃｉｎｏｅｄｄｒｃｉｎｗｅｅｃｍｐｒｄｔｏｕｔｕｈｅｍａｇｎｄｆｅｅｃｅｔｏｆｆｅｉｅｔｏｒｏａｅｏｃｍｐｅｏｔｔｒｉｉｆｒｎｅ．Ｔｈｄｅｌｆｅｉｅｔｏｅｉａｅｄｄｒｃｉｎｗｈｉｈｃｎｇｔｕｉｏｍｕｅｕｆｃｓｓａｃｕｙａａｙｉｈｒｎｄｆｅｅｅｉｉｆｒｎｔｆｅｃａｅｎｆｒｔｎｎｌｓｒａｅｉｅｒｈｏｔｂｎｌｚｎｇｔｅｍａｇｉｉｆｒｎｃｎｄｆｅｅｅｄｄｒｃｉｎ．Ｅｘｅｉｎｔｒａｒｅｕｏｖｒｆｈｅｒｔｏａｉｙｏｐｉｉｅｅｄｄｒｃｉｉｅｔｏｐｒｍｅｓａｅｃｒｉｄｏｔｔｅｉｙｔａｉｎｌｆｏｔｍｚｄｆｅｉｅｔｔｏｎ．Ｉａｅｔｃｎｂｃｎｌｄｄｔａｈｅｏｉｚｄｆｅｒｃｉｎｃｎｉｏｃｕｅｈｔｔｐｔｍｉｅｅｄｄｉｅｔｏａｍｐｒｖｈｃｉｉｇａｃｒｃｆｔｎｌｓｒａｅ．ｏｅｔｅｍａｈｎｎｃｕａｙｏｕｎｅｕｆｃＫｅｒ：ｂｌｋ；ｌｃｒｃｅｉａｃｎｉｔｎｌｒｄａｅｄ；ｐｔｍｉａｉｎｙｗｏｄｓｉｅｅｔｏｈｍｃｌｍａｈｉｎｇ；ｕｎｅ；ａｉ１ｆｅｏｉｚｔｏｓ
采样点在与进给方向垂直的方向上坐标分量的差值，到不同进给方向的余量差。以通道叶盆、得叶
背型面余量均匀、量差均衡为准则，索出最优进给方向。在电解加工机床上展开试验研究，余搜结
的加工。当一个叶栅通道加工完成后，具电极沿工着进给路径返回，件旋转一个分度（度角０＝工分３０ｍ，为叶盘上叶片数量），工下一个叶栅６／ｍ后加通道。依次进行，至加工出所有的叶栅通道。直
本文采用成形电极径向进给电解加工整体叶盘叶栅通道，析了不同进给方向通道型面的精加工余量分的均匀性，优化了进给方向。