基于POWERMILL的航空整体叶轮五轴数控加工研究.pdf

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1、第8期机械设计与制造2015年8月MachineryDesign&Manufacture253基于POWERMILL的航空整体叶轮五轴数控加工研究曹著明，王刘菲，朱熵，纪文龙(1．北京电子科技职业学院，北京100176；2．北京航空航天大学，北京100083)摘要：航空整体叶轮是航空发动机的核心部件，整体叶轮的加工技术体现了一个国家装备制造业的发展水平。绍了整体叶轮的功能作用、技术要求及加工难点等；系统介绍了某轴流式航空整体叶轮的加工流程；详细解析了各个环节的核心技术，包括工艺、夹具、刀具、刀住轨迹设计、仿真

2、验证以及实际加工等。经验证，采用该工艺流程及刀轨策略非常成功，加工出的整体叶轮达到了设计和精度要求。最后提出了整体叶轮下一步研究的重点及待解决的问题。关键词：航空整体叶轮；五轴加工；关键技术；研究；刀位轨迹；工艺工装中图分类号：TH16；TG659文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)08—0253—03KeyTechnologiesResearchonthe5-AxisMachiningofaCertainIntegralAviationImpellerCAOZhu-ming，WANGLiu

3、-fei，ZHUYu，JIWen—long(1．BeijingPolytechnic，Beijing100176，China；2．BeihangUniversity，Beijing100083，China)Abstract：lntegralimpelleristhekeycomponentofoeroenginc，whichreflectsthedevelopmentlevelofacountry’Sequipmentmanufacturingindustry．Thefunction，technicalreq

4、uirementsand．processingdifficultywereintroduced．Themachiningprocessesofaaxial-flowimpellerwasdescribed．Thecoretechnologies，includingprocesses，fixtures，tools，cutterpathdesi~，simulationandtheactualprocessing，wereanalyzed．ItWaSprovedthattheprocessandthetoolpat

5、hstrategywereverysuccessful，andtheintegralimpellerwhichWasproducedhadsatisfiedthedesignandaccuracyrequirements．Finally，itpresentsthestudyfocusoftheimpellerandtheproblemtobesolved．KeyWords：IntegralAviationImpeller；5-AxisMachining；KeyTechnologies；Research；Too

6、lPath；Technology&Equipment叶片最大厚度1．6m，最小厚度0．6mm；叶片曲面及轮毂曲面表1引言面质量Ra1．6，叶片形状精度误差(．03)mm。航空工业是一个国家综合国力的象征；航空工业的核心技术是发动机技术；航空发动机已成为一个国家科技水平、军事实力和综合国力的重要标志之一。据统计，航空发动机中80％的零部件都是是叶轮和叶片。如果说飞机的核心是发动机的话，那么发动机的核心就是叶轮叶片。所以叶轮叶片加工技术的研究，对航空制造业的发展有着重要的意义。整体叶轮按气流的运行方式分为轴流式叶

7、轮和离心式叶轮。轴流式叶轮工作时，空气的流动方向与轴线方向平行，主要提供给飞行器提供向前运动的动力；而离心式叶轮工作时，空气的流动方向远离轴线方向，主要提供给飞行器向上升的动力。图1轴流式整体叶轮介绍的是轴流式航空整体叶轮的加工，如图1所示。该整体Fig．1I．axialFlowImpeller叶轮基本参数及技术要求为：铝合金扭曲叶片，开式整体叶轮；最大为保证整体叶轮达到航空发动机气动性能的要求，整体叶直径为200mm，叶片数量为16个，叶片悬长45mm，叶片宽50mm，轮上的叶片普遍都是由复杂组成。该复杂曲

8、面是经过三维扭曲形来稿日期：2015-01—30作者简介：曹著明，(1981一)，男，福建宁化人，硕士研究生，讲师，主要研究方向：数控加工技术研究254曹著明等：基于POWERMILL的航空整体叶轮五轴数控加工研究第8期成的，几何精度要求都比较高。同时由于整体叶轮在高温高压的恶劣环境中工作，所以选用的材料基本都是难加工材料，因此加工整体叶轮不仅需要高端的五轴机床，还需要高效的CAD／CAM软件来设计