扩压器轴向叶片电解加工流场设计及试验研究

发布时间：2017-07-29 02:04

  本文关键词：扩压器轴向叶片电解加工流场设计及试验研究

  更多相关文章： 轴向叶片 电解加工 阴极设计 流场仿真 叶片锥度 正交试验 电流控制

【摘要】：以整体式扩压器为代表的整体构件是航空发动机中的核心部件之一,其工作效能好,可靠性较高,应用将会越来越广,但其结构较复杂,多采用难加工材料,加工难度较大,故航空整体构件加工是各国先进制造技术领域的热点问题之一。电解加工具有不受被加工材料的机械性能影响,加工效率高,工具阴极无损耗,工件无加工变形等优点,因此电解加工在整体构件加工中具有明显的优势,成为整体构件加工的主要方法之一。本文以扩压器轴向叶片为加工对象,围绕轴向叶片电解加工阴极夹具设计,流场设计与流场仿真,工艺参数试验等内容开展了以下具体工作:(1)根据轴向叶片的结构特点,制定了简单有效的加工方案,进行了具有内置绝缘腔的工具阴极结构与尺寸设计,最终确定了阴极体、内置绝缘腔、阴极片的组合阴极方案,同时根据扇段工件设计了相应的工装夹具。(2)确定了轴向叶片电解加工的电解液流动方式,结合组合阴极的结构特点,设计了两种进液方式的流场,采用有限元软件对两种流场方式开展了流场仿真,结合仿真结果提出了流场的改进措施,并开展了改进流场模型的仿真计算,分析了加工端面的流场矢量图,确定了由绝缘腔叶盆叶背进液的进液方式,最终采用了该流场方式制作了组合阴极。(3)开展了轴向叶片电解加工工艺试验,通过基础试验分析了电解液压力、电压、加工速度对试验的影响。开展了电解加工电流控制的基础试验,绘制了基础电流曲线,开展了速度调节工艺试验,通过速度的调节,使加工电流稳定在了基础电流曲线的变化范围内,提高了加工电流变化的一致性。(4)开展了电压、加工速度、电解液压力的三因素正交试验,确定了电压20V,速度2mm/min,压力1.4MPa的参数优化组合。目前加工的叶片叶背锥度0.99°,叶盆锥度1.18°,叶片粗糙度值Ra=1.387μm。同时进行了不同速度的加工试验,加工速度可达到3mm/min,加工效率高,叶背锥度为1.08°,叶盆锥度为1.16°。
【关键词】：轴向叶片 电解加工 阴极设计 流场仿真 叶片锥度 正交试验 电流控制
【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】：2015
【分类号】：V263;TG662
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注释表13-14
• 缩略词14-15
• 第一章 绪论15-26
• 1.1 课题研究背景15-16
• 1.2 扩压器介绍16
• 1.3 航空发动机整体构件制造技术16-21
• 1.3.1 精密铸造技术16-17
• 1.3.2 精密锻造技术17-18
• 1.3.3 多轴数控铣削技术18
• 1.3.4 线性摩擦焊技术18-19
• 1.3.5 电火花加工技术19-20
• 1.3.6 电解加工技术20-21
• 1.4 电解加工技术与发展21-24
• 1.4.1 电解加工原理与特点21-22
• 1.4.2 电解加工的发展22-24
• 1.5 课题研究意义与本文主要内容24-26
• 1.5.1 课题研究意义24
• 1.5.2 课题研究内容24-26
• 第二章 扩压器轴向叶片电解加工阴极夹具设计26-39
• 2.1 加工对象与加工方案26-27
• 2.1.1 扩压器结构特点分析26
• 2.1.2 加工对象与方案26-27
• 2.2 轴向叶片电解加工工具阴极设计27-37
• 2.2.1 组合式工具阴极设计原则28
• 2.2.2 组合式工具阴极结构设计方案28-32
• 2.2.3 组合式工具阴极尺寸设计32-35
• 2.2.4 组合式工具阴极材料35-37
• 2.3 扩压器轴向叶片电解加工夹具设计37-38
• 2.3.1 夹具设计原则37
• 2.3.2 轴向叶片电解加工夹具装置37-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第三章 扩压器轴向叶片电解加工流场设计及仿真分析39-53
• 3.1 轴向叶片电解加工流场设计39-41
• 3.1.1 轴向叶片电解加工电解液流场形式及特点39-40
• 3.1.2 轴向叶片电解加工流场设计40-41
• 3.2 扩压器轴向叶片电解加工流场仿真41-50
• 3.2.1 三维流场模型的建立41-42
• 3.2.2 流场仿真数学模型42-43
• 3.2.3 流场仿真及结果分析43-45
• 3.2.4 阴极片成形槽优化及仿真结果分析45-48
• 3.2.5 阴极片增液优化及仿真结果分析48-49
• 3.2.6 前端流道不同间隙仿真结果分析49-50
• 3.3 轴向叶片加工端面与流场仿真对比分析试验50-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 扩压器轴向叶片电解加工工艺试验53-79
• 4.1 电解加工工艺系统介绍53-56
• 4.1.1 电解加工机床53-54
• 4.1.2 电源系统54-55
• 4.1.3 电解液循环系统55-56
• 4.1.4 控制系统56
• 4.2 轴向叶片电解加工基础试验56-60
• 4.2.1 电解液类型与参数56-57
• 4.2.2 轴向叶片试加工57-58
• 4.2.3 电解液压力对轴向叶片加工的影响58-60
• 4.3 加工速度、电压参数对加工结果的影响60-67
• 4.3.1 工艺试验60-64
• 4.3.2 速度对轴向叶片加工的影响64-66
• 4.3.3 电压对轴向叶片加工的影响66-67
• 4.4 电解加工电流控制基础试验研究67-72
• 4.5 轴向叶片电解加工正交试验与结果分析72-77
• 4.5.1 试验设计72-73
• 4.5.2 正交试验方案与结果测量73-74
• 4.5.3 试验结果极差分析74-77
• 4.6 较高速度加工试验77-78
• 4.7 本章小结78-79
• 第五章 总结与展望79-81
• 5.1 论文研究工作总结79
• 5.2 未来工作展望79-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-86
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文86

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本文编号：586975