三元流闭式整体叶轮数控电火花加工关键技术研究

发布时间：2020-11-02 19:20

　　 三元流整体叶轮具有良好的气动性能和整体性能,使得其能有效提高系统效率和发动机整体性能,同时增加工作可靠性。因此,三元流整体叶轮在航空航天、武器装备发动机等领域应用越来越广泛。但是,由于其流道空间弯扭且半封闭的结构特点,使得三元流整体叶轮制造成为世界级的制造难题。相较于其他加工方法,数控电火花具有加工柔性高、加工稳定、加工精度高、且适用于难加工材料等优势。使得数控电火花加工成为三元流闭式整体叶轮整体制造首选的加工方法。为解决三元流闭式整体叶轮的制造加工难题,本文以典型三元流闭式整体叶轮为研究对象,对其高效、精确电火花加工工艺开展以下主要研究工作:1)通过分析典型三元流闭式整体叶轮的结构特点和加工难点,结合电火花加工特点制定合理的三元流闭式叶轮整体加工制造工艺方案。并对三元流闭式整体叶轮的电极及其加工轨迹进行设计,同时设计制造专用的工装夹具。2)基于等间隙假设设计的成形电极进行仿真加工,验证电极及其运动轨迹的合理性。通过仿真加工能有效提高电极及其运动轨迹的设计效率,并能显著减少试验工作量。3)针对三元流闭式整体叶轮电火花加工进行加工误差分析,通过电极对精加工中放电间隙一致性、电极损耗对流道成形精度影响以及电极摇动加工对成形面的加工误差进行分析,并根据摇动误差分析选择合适的摇动加工方式对三元流闭式整体叶轮进行电火花成形加工。通过对典型三元流闭式整体叶轮电火花加工误差分析,总结出提高三元流闭式整体叶轮流道加工精度的关键技术,并优化三元流闭式整体叶轮电火花加工工艺,对提高三元流闭式整体叶轮整体制造加工精度有指导意义。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG661
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 叶轮的应用
    1.2 三元流道结构的概述
    1.3 三元流叶轮加工技术
        1.3.1 数控铣削加工
        1.3.2 数控电火花加工
        1.3.3 其他制造工艺
    1.4 课题研究的意义、目的和主要内容
第二章 三元流闭式整体叶轮数控电火花加工方案设计
    2.1 电火花成形加工技术
        2.1.1 电火花加工原理
        2.1.2 电火花成形加工概述
    2.2 三元流闭式整体叶轮可制造性分析
        2.2.1 三元流闭式整体构件结构特点
        2.2.2 三元流闭式整体叶轮加工制造难点
        2.2.3 三元流闭式整体叶轮可制造性分析
    2.3 总体加工工艺方案
    2.4 三元流闭式整体叶轮数控电火花加工关键技术
    2.5 本章小结
第三章 闭式三元流整体叶轮数控电火花加工工艺研究
    3.1 加工区域划分
    3.2 工具电极设计
        3.2.1 电极设计原则
        3.2.2 电极成形面设计
        3.2.3 基于UG的电极结构设计以及运动轨迹设计
    3.3 工装夹具设计
    3.4 三元流闭式叶间流道数控电火花仿真加工
    3.5 本章小结
第四章 三元流闭式整体叶轮电火花加工误差分析
    4.1 放电间隙对流道加工精度影响
    4.2 电极损耗对流道加工的影响
        4.2.1 电极加工进给对电极损耗影响
        4.2.2 基于等间隙假设的电极损耗率实验
    4.3 误差分析模块
    4.4 电火花摇动加工误差分析
        4.4.1 矢量摇动误差分析
        4.4.2 圆形摇动误差分析
        4.4.3 球形摇动误差分析
    4.5 电极制造测量误差分析
    4.6 工装夹具测量误差分析
    4.7 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 梁为;康小明;赵万生;杨玉玄;;闭式整体叶盘EBM和EDM组合制造技术[J];电加工与模具;2015年06期

2 罗皎;李淼泉;;高性能整体叶盘制造技术研究进展[J];精密成形工程;2015年06期

3 顾琳;;电火花加工装备国内外研究现状[J];航空制造技术;2015年16期

4 ;德国ZK 6轴联动电火花机床应用于涡轮叶片加工[J];金属加工(冷加工);2015年16期

5 焦华宾;莫松;;航空涡轮发动机现状及未来发展综述[J];航空制造技术;2015年12期

6 魏国家;;电火花加工技术在小型闭式三元叶轮制造中的应用研究[J];航空制造技术;2015年07期

7 段昌德;吴中竟;吴伟;;闭式叶轮整体加工技术[J];东方电机;2014年02期

8 程耀楠;张悦;安硕;刘献礼;李海超;;航空发动机典型零件加工技术与刀具应用分析[J];哈尔滨理工大学学报;2014年03期

9 伏金娟;;电火花加工技术助力航空 解决制造难题[J];航空制造技术;2014年11期

10 姜雪梅;赵鹏飞;;航空发动机关键转动部件加工技术[J];航空制造技术;2014年07期

相关硕士学位论文 前5条

1 周旭娇;带冠整体叶轮精密高效电火花加工应用基础研究[D];南京航空航天大学;2016年

2 卢列;三元流叶轮的数字化制造技术[D];大连理工大学;2015年

3 雷琼先;多工位多轴联动闭式整体叶轮电火花加工关键技术研究[D];西华大学;2014年

4 吴彦农;三元流闭式叶轮数控电火花加工技术研究[D];南京航空航天大学;2012年

5 何伟全;大型离心压缩机叶轮的全寿命力学响应分析[D];大连理工大学;2010年

本文编号：2867460