金属基陶瓷涂层材料超声—电火花组合加工主轴装置研制与实验研究
发布时间：2021-09-04 16:26
航空发动机涡轮前燃气温度直接决定了其性能,涡轮前温度的提高对发动机效率、推重比的提高大有裨益。涡轮前温度每提高100℃,推力可提高约15%。作为航空发动机重要零部件的涡轮叶片在高温、重载、变应力条件下工作。但是由于涡轮前温度已超过涡轮叶片材料可承受的极限,气膜冷却技术被广泛用于降低叶片壁面温度。下一代航空发动机为提高推重比和效率,在高温合金叶片上涂覆有难加工的高硬度且耐高温陶瓷热障涂层。气膜冷却孔在加工过程中存在气膜孔封闭型腔造成误加工、陶瓷涂层涂覆造成的孔径精度差等问题,因此设计一种既可实现对陶瓷涂层进行加工,又可实现金属基体高效、精密加工的高精度旋转主轴,对于涡轮叶片冷却气膜孔加工效率、加工精度的提高以及冷却气膜群孔加工具有重要意义。通过查阅涡轮叶片气膜冷却孔加工相关文献,结合实验室现有电火花加工设备使用情况,分析得出金属基陶瓷涂层材料小孔加工超声电火花组合加工主轴系统的功能需求和具体结构。按实现的功能不同分模块对超声电火花组合加工主轴系统进行设计、分析。设计一种可实现非接触式稳定上电、可同时实现超声加工和电火花加工、实现超声能量充分传递的主轴机构设计方案。该主轴采用旋转管接头实现...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题来源、背景和目的意义
1.1.1 课题的来源
1.1.2 课题背景和目的意义
1.1.3 涡轮叶片气膜孔国内外研究现状
1.2 超声/电火花技术工程应用研究现状
1.2.1 陶瓷材料超声加工工程应用研究现状
1.2.2 陶瓷材料电火花加工工程应用研究现状
1.2.3 超声/电火花加工工程应用研究现状
1.2.4 涡轮叶片用金属基陶瓷涂层材料加工工程应用现状研究
1.3 超声/电火花加工装置研制现状
1.4 气膜孔加工方法及装置研究现状
1.5 课题主要研究内容
第二章 电火花小孔加工孔口质量试验研究
2.1 加工参数对小孔加工精度的影响试验
2.1.1 试验设备
2.1.2 试验方案
2.1.3 试验与分析
2.2 工作液电导率对小孔加工精度的影响试验
2.2.1 工作液溶剂PAAS介绍
2.2.2 工作液配比
2.2.3 放电间隙随电导率的变化理论分析
2.2.4 电导率对重铸层厚度影响
2.2.5 表面微观形貌分析
2.3 本章小结
第三章 超声-电火花组合加工主轴装置研制
3.1 金属基陶瓷涂层小孔加工对装置的要求分析
3.1.1 设计技术指标
3.1.2 超声-电火花小孔组合加工主轴系统组成
3.2 超声-电火花组合加工主轴总体方案设计及分析
3.3 不同方案对比分析
3.3.1 超声-电火花系统方案设计因素分析
3.3.2 方案对比
3.4 超声系统设计及分析
3.4.1 加工模式超声发生器选择
3.4.2 换能器选择
3.5 主轴系统变幅杆设计及固有频率分析
3.5.1 变幅杆结构方案设计
3.5.2 变幅杆固有频率仿真研究
3.6 主轴部件设计
3.6.1 主轴供液部件设计
3.6.2 滚动轴承及防尘圈选型
3.6.3 电极夹持模块设计
3.7 本章小结
第四章 主轴感应上电系统方案设计与分析
4.1 感应电能传输技术概述
4.2 感应电能传输铁芯定位设计
4.2.1 罐型铁芯定位设计
4.3 感应电能传输磁芯设计及仿真研究
4.3.1 磁芯尺寸设计
4.3.2 不同间隙传输效率仿真分析
4.4 本章小结
第五章 超声-电火花组合加工实验研究
5.1 超声-电火花组合加工试验系统
5.1.1 试验设备
5.1.2 工具电极及磨料
5.2 加工参数对超声-电火花组合加工的影响研究
5.2.1 试验方案
5.2.2 电流对加工过程的影响
5.2.3 脉冲宽度对加工过程的影响
5.2.4 磨料粒度对孔口质量的影响
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本论文主要结论
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]带热障涂层镍基单晶高温合金的激光制孔研究[J]. 孙瑞峰,张晓兵,曹文斌,巩水利,张晓鹏. 稀有金属材料与工程. 2014(05)
[2]介质电导率对钛合金电火花加工性能的影响研究[J]. 王祥志,刘志东,薛荣媛,田宗军,黄因慧. 电加工与模具. 2013(04)
[3]发展低碳 任重道远[J]. 彭玲玲. 中国科技奖励. 2012(07)
[4]电火花加工表面完整性研究在大飞机发动机制造中的重要性[J]. 韩野,张志金,崔海军. 航空制造技术. 2012(13)
[5]钛合金小孔电火花快速加工试验研究[J]. 胡辉,王续跃,梁延德,徐文骥. 电加工与模具. 2011(05)
[6]航空发动机整机动力学研究进展与展望[J]. 陈予恕,张华彪. 航空学报. 2011(08)
[7]热障涂层在航空发动机涡轮叶片上的应用[J]. 文生琼,何爱杰,王皓. 燃气涡轮试验与研究. 2009(01)
[8]发动机涡轮导向叶片气膜孔的加工工艺[J]. 彭国平,彭秀云. 航天制造技术. 2008(06)
[9]超声电火花复合加工速度工艺试验研究[J]. 曹明让,杨世春,杨胜强,李文辉. 新技术新工艺. 2007(03)
[10]绝缘陶瓷电火花磨削加工的研究[J]. 郭永丰,白基成,刘海生,刘晋春,毛利尚武,福泽康. 电加工与模具. 2006(01)
博士论文
[1]超声振动辅助电火花铣削加工技术与机理研究[D]. 常伟杰.山东大学 2012
[2]旋转超声加工机床的研制及实验研究[D]. 郑书友.华侨大学 2008
硕士论文
[1]气膜冷却孔电火花加工用主轴机构优化设计[D]. 于志强.烟台大学 2016
[2]电镀电极丝电火花线切割及螺旋电极电火花小孔加工研究[D]. 曹一龙.太原理工大学 2015
[3]气膜冷却孔电火花加工主轴头更换系统设计[D]. 刘兆全.烟台大学 2014
[4]采用532nm纳秒光纤激光对金属和热障涂层的激光微加工研究[D]. 赖宏坤.上海交通大学 2014
[5]无再铸层小孔电火花—电解组合加工工艺研究[D]. 刘欣.南京航空航天大学 2014
[6]微细超声加工装置及基础工艺的研究[D]. 安成明.大连理工大学 2010
[7]硬脆材料超声加工控制系统的研究和设计[D]. 孙晓波.西安电子科技大学 2010
[8]超声波变幅杆优化设计及加工机理试验研究[D]. 谨亚辉.太原理工大学 2010
[9]非接触式超声电能传递装置的设计理论及实验研究[D]. 庞明鑫.太原理工大学 2010
[10]超硬材料的超声电火花复合加工的试验研究[D]. 缪东辉.南京航空航天大学 2010
本文编号：3383606
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题来源、背景和目的意义
1.1.1 课题的来源
1.1.2 课题背景和目的意义
1.1.3 涡轮叶片气膜孔国内外研究现状
1.2 超声/电火花技术工程应用研究现状
1.2.1 陶瓷材料超声加工工程应用研究现状
1.2.2 陶瓷材料电火花加工工程应用研究现状
1.2.3 超声/电火花加工工程应用研究现状
1.2.4 涡轮叶片用金属基陶瓷涂层材料加工工程应用现状研究
1.3 超声/电火花加工装置研制现状
1.4 气膜孔加工方法及装置研究现状
1.5 课题主要研究内容
第二章 电火花小孔加工孔口质量试验研究
2.1 加工参数对小孔加工精度的影响试验
2.1.1 试验设备
2.1.2 试验方案
2.1.3 试验与分析
2.2 工作液电导率对小孔加工精度的影响试验
2.2.1 工作液溶剂PAAS介绍
2.2.2 工作液配比
2.2.3 放电间隙随电导率的变化理论分析
2.2.4 电导率对重铸层厚度影响
2.2.5 表面微观形貌分析
2.3 本章小结
第三章 超声-电火花组合加工主轴装置研制
3.1 金属基陶瓷涂层小孔加工对装置的要求分析
3.1.1 设计技术指标
3.1.2 超声-电火花小孔组合加工主轴系统组成
3.2 超声-电火花组合加工主轴总体方案设计及分析
3.3 不同方案对比分析
3.3.1 超声-电火花系统方案设计因素分析
3.3.2 方案对比
3.4 超声系统设计及分析
3.4.1 加工模式超声发生器选择
3.4.2 换能器选择
3.5 主轴系统变幅杆设计及固有频率分析
3.5.1 变幅杆结构方案设计
3.5.2 变幅杆固有频率仿真研究
3.6 主轴部件设计
3.6.1 主轴供液部件设计
3.6.2 滚动轴承及防尘圈选型
3.6.3 电极夹持模块设计
3.7 本章小结
第四章 主轴感应上电系统方案设计与分析
4.1 感应电能传输技术概述
4.2 感应电能传输铁芯定位设计
4.2.1 罐型铁芯定位设计
4.3 感应电能传输磁芯设计及仿真研究
4.3.1 磁芯尺寸设计
4.3.2 不同间隙传输效率仿真分析
4.4 本章小结
第五章 超声-电火花组合加工实验研究
5.1 超声-电火花组合加工试验系统
5.1.1 试验设备
5.1.2 工具电极及磨料
5.2 加工参数对超声-电火花组合加工的影响研究
5.2.1 试验方案
5.2.2 电流对加工过程的影响
5.2.3 脉冲宽度对加工过程的影响
5.2.4 磨料粒度对孔口质量的影响
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本论文主要结论
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]带热障涂层镍基单晶高温合金的激光制孔研究[J]. 孙瑞峰,张晓兵,曹文斌,巩水利,张晓鹏. 稀有金属材料与工程. 2014(05)
[2]介质电导率对钛合金电火花加工性能的影响研究[J]. 王祥志,刘志东,薛荣媛,田宗军,黄因慧. 电加工与模具. 2013(04)
[3]发展低碳 任重道远[J]. 彭玲玲. 中国科技奖励. 2012(07)
[4]电火花加工表面完整性研究在大飞机发动机制造中的重要性[J]. 韩野,张志金,崔海军. 航空制造技术. 2012(13)
[5]钛合金小孔电火花快速加工试验研究[J]. 胡辉,王续跃,梁延德,徐文骥. 电加工与模具. 2011(05)
[6]航空发动机整机动力学研究进展与展望[J]. 陈予恕,张华彪. 航空学报. 2011(08)
[7]热障涂层在航空发动机涡轮叶片上的应用[J]. 文生琼,何爱杰,王皓. 燃气涡轮试验与研究. 2009(01)
[8]发动机涡轮导向叶片气膜孔的加工工艺[J]. 彭国平,彭秀云. 航天制造技术. 2008(06)
[9]超声电火花复合加工速度工艺试验研究[J]. 曹明让,杨世春,杨胜强,李文辉. 新技术新工艺. 2007(03)
[10]绝缘陶瓷电火花磨削加工的研究[J]. 郭永丰,白基成,刘海生,刘晋春,毛利尚武,福泽康. 电加工与模具. 2006(01)
博士论文
[1]超声振动辅助电火花铣削加工技术与机理研究[D]. 常伟杰.山东大学 2012
[2]旋转超声加工机床的研制及实验研究[D]. 郑书友.华侨大学 2008
硕士论文
[1]气膜冷却孔电火花加工用主轴机构优化设计[D]. 于志强.烟台大学 2016
[2]电镀电极丝电火花线切割及螺旋电极电火花小孔加工研究[D]. 曹一龙.太原理工大学 2015
[3]气膜冷却孔电火花加工主轴头更换系统设计[D]. 刘兆全.烟台大学 2014
[4]采用532nm纳秒光纤激光对金属和热障涂层的激光微加工研究[D]. 赖宏坤.上海交通大学 2014
[5]无再铸层小孔电火花—电解组合加工工艺研究[D]. 刘欣.南京航空航天大学 2014
[6]微细超声加工装置及基础工艺的研究[D]. 安成明.大连理工大学 2010
[7]硬脆材料超声加工控制系统的研究和设计[D]. 孙晓波.西安电子科技大学 2010
[8]超声波变幅杆优化设计及加工机理试验研究[D]. 谨亚辉.太原理工大学 2010
[9]非接触式超声电能传递装置的设计理论及实验研究[D]. 庞明鑫.太原理工大学 2010
[10]超硬材料的超声电火花复合加工的试验研究[D]. 缪东辉.南京航空航天大学 2010
本文编号：3383606
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