高频微秒级脉冲电解加工叶片的工艺研发

发布时间：2017-08-24 13:08

  本文关键词：高频微秒级脉冲电解加工叶片的工艺研发

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【摘要】：叶片作为航空发动机中的核心零件,具有结构轻、薄,型面复杂等特点。采用传统的机械加工方法效率低,加工表面会产生微裂纹、残余应力等缺陷,表面质量不容易保证。电解加工由于加工过程为非接触式加工、不会产生表面残余应力和再铸层等优点而被应用于叶片加工。 以DJK3150机床为实验平台,设计了叶片加工工艺装置并搭建了加工所需的电解液系统。以等间距法初步设计了工具阴极,根据叶片结构特点,选用侧流式加工方式,并且基于加工区域流场分析设计出流场均匀、密封性能良好的叶片加工工装。所设计的电解液系统能够实现对电解液状态(如温度、压力、流量等)的实时监测和控制,并通过多通道数字记录仪实现对电解液状态参数的实时显示,提高了整个电解液系统控制的集成度和自动化水平。 利用COMSOL Mutiphysics仿真分析软件,建立了基于电场分布的电解加工过程仿真模型,完成对叶盆和叶背电解加工过程的仿真。通过仿真预测出加工间隙的分布规律,为阴极的设计和修形提供指导。 设计正交试验对影响电解加工精度的主要工艺参数进行优选。以叶片型面加工精度为评价指标,优选出的参数组合为：加工电压12V、进给速度0.2mm/min、电解液类型及浓度6%NaN03。以叶片型面表面质量为评价指标,优选出的参数组合为：加工电压12V、进给速度0.2mm/min、电解液类型及浓度6%NaN03。对叶片型面精度进行检测,其加工精度与基于电场仿真的结果呈现出相同的规律性,检验了仿真的可靠性。另外,试验验证了所设计叶片电解加工装置供液充分、密封性能良好。
【关键词】：脉冲电解加工 叶片 工艺装置 电场仿真 正交试验
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V263.1
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 目录10-12
• 插图清单12-14
• 插表清单14-15
• 第1章 绪论15-21
• 1.1 研究背景15-17
• 1.2 叶片电解加工的国内外研究现状17-19
• 1.3 课题来源、目的及意义19-20
• 1.3.1 课题来源19
• 1.3.2 课题目的及意义19-20
• 1.4 课题研究的主要内容20-21
• 第2章 高频微秒级脉冲电解加工机理研究21-30
• 2.1 电解加工基本理论21-25
• 2.1.1 电解加工形成的条件21-22
• 2.1.2 电解加工电流效率与加工速度22-23
• 2.1.3 基于电场分析的电解加工成型规律研究23-25
• 2.2 高频微秒级脉冲电解加工基本原理25-26
• 2.3 高频微秒级脉冲电解加工过程中物理场与化学场特性分析26-29
• 2.3.1 电流效率曲线非线性特性的强化27-28
• 2.3.2 加工间隙中温度特性和流场压力的变化28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 叶片电解加工工艺装置及系统的设计30-53
• 3.1 叶片结构以及加工工艺分析30-32
• 3.1.1 叶片结构分析30-31
• 3.1.2 叶片加工工艺分析31-32
• 3.2 实验装置总体方案设计32-34
• 3.2.1 实验装置功能分析32-33
• 3.2.2 加工装备组成33-34
• 3.3 叶片工装设计34-47
• 3.3.1 工具阴极设计34-35
• 3.3.2 工装流场设计35-38
• 3.3.3 基于流场仿真的进出液位置设计38-44
• 3.3.4 工件定位夹紧设计44-45
• 3.3.5 工装整体结构45-47
• 3.4 叶片加工电解液系统设计47-52
• 3.4.1 电解液系统布局47
• 3.4.2 电解液泵的选型47-49
• 3.4.3 电解液净化系统49-50
• 3.4.4 电解液参数控制系统50-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章 叶片电解加工成型过程仿真53-65
• 4.1 叶片电解加工成型过程仿真理论53-55
• 4.1.1 成型过程仿真的意义53
• 4.1.2 成型过程仿真理论基础53
• 4.1.3 基于电场分析的成型过程仿真数学模型53-55
• 4.2 叶片电解加工成型过程数值计算55-63
• 4.2.1 COMSOL Mutiphysics软件介绍55-56
• 4.2.2 叶盆加工成型过程仿真56-61
• 4.2.3 叶背加工成型过程仿真61-63
• 4.3 本章小结63-65
• 第5章 正交试验设计与数据处理65-74
• 5.1 正交试验法的特点及内容65-66
• 5.2 试验参数确定66-67
• 5.2.1 加工材料及不变参数的确定66
• 5.2.2 可控加工参数及范围确定66-67
• 5.3 正交试验设计67-72
• 5.3.1 正交试验方案设计68-71
• 5.3.2 试验结果分析71
• 5.3.3 验证性实验71-72
• 5.4 本章小结72-74
• 第6章 总结与展望74-76
• 6.1 全文总结74
• 6.2 展望74-76
• 参考文献76-81
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况81

【参考文献】

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本文编号：731456