整体叶轮自由曲面叶片精密电解加工工艺研究

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1、航空学报Dec．252013VoI34N。．122841—2848ActaAeronauticaetAstronauficaSinicaJSSN1000·6893CN11—1929／V============================================httD：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb(鱼buaa．edu．cn整体叶轮自由曲面叶片精密电解加工工艺研究赵建社1，2一，王福元1⋯，徐家文1”，刘玉杰1’21．南京航空航天大学机电学院，江苏南京2100162．江苏省精密与微细制造技术重点实验室，江苏南京2100163．盐城工学院机械工

2、程学院，江苏盐城224051摘要：针对自由曲面整体叶轮提出了一种适用于自由曲面叶片型面精加工的电解工艺(EcM)方法，采用分步法对整体叶轮的叶问通道进行加工，再采用成形阴极对叶片进行精加工，使其满足叶片加工要求。为了实现叶片的精加工，设计了叶片电解精加工实验装置，设计中利用运动仿真软件对成形阴极结构进行了改进，并运用流场模拟软件对阴极流道进行模拟分析，使阴极形状和极间的电解液流速满足加工要求。在加工实验过程中，对阴极的运动路径进行了分析与优化，通过优化减少了进给方向对叶片加工间隙分布不均的影响，并采用高频脉冲电源加工减小加工间隙，提高叶片加工精度。实验结果表明，该工艺

3、方案可行，加工的整体叶轮自由曲面叶片精度得到了显著提高。关键词：整体叶轮；电解加工；叶片；路径优化；精加工中图分类号：V261．5；TG662文献标识码：A文章编号：10006893(2013)12—2841～08航空发动机上采用整体叶轮已有20多年的历史，目前使用整体叶轮的发动机型号有SaMl46和Gens等[1。2]，正在研发的新型发动机型号有LEAP—X和TechX[3。4]。随着整体叶轮的推广与应用，整体叶轮的精密高效加工技术被各国视为核心技术秘密，电解加工[5。7]、高速切削∽。1叩和连接法[1u是目前整体叶轮主要采用的加工方法。整体叶轮的电解加工技术开始于

4、美国，Sermatech—Lehr公司在1985年就开始采用电解加工T700直升机引擎中的整体叶轮，之后，德国的发动机及涡轮机联盟弗里德希哈芬股份有限公司(MTU)、美国国际涡轮机械计算机辅助制造有限公司(TurbocamInternational)和土耳其航宇工业公司(TEI)等也运用电解技术加工整体叶轮。在国内，中航工业北京航空制造工程研究所和南京航空航天大学等单位也开展了整体叶轮电解加工工艺研究。从加工方法来分，整体叶轮电解加工方法可分为拷贝式[1引、数控展成式口朝和套料式等加工类型。国内对整体叶轮开展的电解加工方法主要有数控展成与套料加工，国外采用的方法主要是

5、拷贝式方法，但由于该技术被视为企业的核心技术，相关内容鲜有报道。国内还未成功将电解加工应用到整体叶轮叶片型面精密加工中，其主要问题在于叶片型面电解加工精度不够高。由于航空发动机整体叶轮的叶片型面多为自由曲面，国内已有的电解加工技术在加工精度上难以达到其设计要求，仍需要对工艺作进一步的研究。收稿日期：2们3—04—09；退修日期：2013一05—23；录用日期：2013—06-06；网络出版时间：2013—06—2512：52网络出版地址：wwwcnkinet／kcms／detajI／111929v201306251252001html基金项目：航空科学基金(2011z

6、E52055)；南京航空航天大学青年科技创颏基金(Ns2012012，Ns2013052)；江苏省高校优势学科建设工程(J0502)*通讯作者Tel：025．84891686E—mail：zhaois@nuaa．edu．cn引用格武：ZhaoJS．Wan9FY，xuJw．etaIResearchoneIectrochemIcalmachln}ngprocessforfinef㈣sh

7、n9ofinlegraIimoe

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11、ade．ActaAeronauticaetAstronautlcasinlca．2013。34(12)：

12、2841—2848赵建杜。王福元，徐家文，等整体叶轮自由盐面叶片精密电解加II艺研究?航空学报，2013，34(12)：2841—2848航空学报1叶片型面精密电解加工工艺为提高整体叶轮电解加工精度，在研究过程中拟采用数控展成与成形阴极拷贝成形组合的电解加工方法进行自由曲面整体叶轮叶片精加工。该组合电解加工方法把整体叶轮的叶片加工分为叶间通道加工和叶片型面精加工两个基本步骤，在工艺设计过程中利用数字化制造技术手段解决自由曲面整体叶轮叶片加工中的阴极设计、参数选择和加工路径等方面的难题[14。15

13、，其加工流程如图1所示。图1整体叶轮叶片型面精密电解加