带冠整体叶轮精密高效电火花加工应用基础研究

发布时间：2017-07-15 15:20

  本文关键词：带冠整体叶轮精密高效电火花加工应用基础研究

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【摘要】：带冠叶轮广泛存在于航空航天发动机、武器装备、先进透平机械中,是能源转化和传递的关键部件。随着现代机械向集成化、小型化、轻量化方向发展,带冠叶轮多采用整体式结构设计,该设计中外冠、叶片与轮毂一体化,叶间流道处于半封闭状态,加工可达性差。而且有的零件采用钛合金、高温合金等难加工材料,增加了整体制造的困难程度。基于数控电火花加工带冠整体叶轮的研究和应用成果,对大量存在的外冠内环面及轮毂外环面为圆柱面,叶片型面为自由曲面的带冠整体叶轮高效电火花加工工艺进行研究,提出了以成组电极多通道同时成形为核心的加工方案,重点研究了其中关键技术包括预加工工序选择、成组电极运动方案、叶间流道成形方案、成组电极结构设计、同时加工腔道数确定、基于通用精密电火花成形加工机床的工艺参数选择。为进一步提高电极设计效率和准确性,结合带冠叶轮电火花加工工艺与数字化制造技术,在UG软件平台上二次开发了带冠整体叶轮电火花加工专用辅助设计软件,实现电极运动轨迹自动搜索和型面自动修正,运动过程仿真以及零件型面/位置误差分析。基于以上研究,试制加工出满足设计要求的某典型带冠整体叶轮,对技术方案进行了系统验证。上述研究工作探索了带冠整体叶轮高效电火花加工的有效方法,开发的带冠叶轮电火花加工辅助设计软件,提高了电极及运动轨迹设计精度、减少前期试验次数,为带冠整体叶轮电火花加工技术工程化应用奠定基础。
【关键词】：带冠整体叶轮 电火花加工 成组电极 电极设计 仿真
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG661
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 带冠整体叶轮概述12-13
• 1.2 带冠整体叶轮加工技术13-17
• 1.2.1 数控铣削13-14
• 1.2.2 数控电火花加工14-15
• 1.2.3 其他加工技术15-17
• 1.3 带冠整体叶轮电火花加工中存在的问题17-20
• 1.3.1 电极及其运动轨迹设计周期长17-18
• 1.3.2 电火花加工效率低18-19
• 1.3.3 叶片型面测量和误差评价困难19-20
• 1.4 课题研究的意义和主要内容20-22
• 第二章 带冠整体叶轮电火花加工总体方案设计22-31
• 2.1 带冠整体叶轮结构分析22-24
• 2.2 带冠整体叶轮电火花加工技术24-27
• 2.2.1 电火花加工技术可行性分析24-25
• 2.2.2 电火花加工主要影响因素25-27
• 2.3 带冠整体叶轮高效电火花加工工艺方案27-30
• 2.3.1 带冠整体叶轮电火花高效加工工艺分析27-28
• 2.3.2 带冠整体叶轮电火花加工高效方案流程28
• 2.3.3 带冠整体叶轮高效电火花加工关键技术28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 带冠整体叶轮高效电火花加工工艺研究31-47
• 3.1 带冠整体叶轮预加工方案31-32
• 3.2 成组电极加工方案32-37
• 3.2.1 成组电极设计流程32-33
• 3.2.2 成组电极运动状态分析33-35
• 3.2.3 叶间流道成形方案35-37
• 3.3 电火花加工电极及运动轨迹设计37-43
• 3.3.1 电极设计原则37-38
• 3.3.2 电极型面设计38
• 3.3.3 运动轨迹设计38-43
• 3.4 成组电极布置形式设计43-45
• 3.5 曲面误差检测和分析方案45
• 3.6 本章小结45-47
• 第四章 带冠叶轮电火花加工辅助设计软件开发47-58
• 4.1 带冠叶轮电火花加工辅助设计软件介绍47-48
• 4.1.1 软件开发环境介绍47-48
• 4.1.2 软件功能介绍48
• 4.2 电极设计模块48-51
• 4.2.1 电极设计模块关键技术48-50
• 4.2.2 电极设计模块运行实例50-51
• 4.3 EDM运动仿真模块51-53
• 4.3.1 EDM运动仿真模块关键技术52-53
• 4.3.2 EDM运动仿真模块运行实例53
• 4.4 误差分析模块53-57
• 4.4.1 误差分析模块关键技术54-55
• 4.4.2 误差分析模块运行实例55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 带冠整体叶轮电火花加工实验58-63
• 5.1 带冠整体叶轮技术要求58
• 5.2 加工和检测设备简介58-59
• 5.3 带冠整体叶轮试制59-62
• 5.3.1 工艺准备59-61
• 5.3.2 叶轮零件试制61-62
• 5.4 叶片型面加工精度检查62
• 5.5 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 总结63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70-71
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文71-72
• 附录1 带冠整体叶轮应用证明72

【参考文献】

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本文编号：544536