整体叶盘

摘要： 整体叶盘具有结构复杂、材料难加工的特点,其加工精度和表面质量对航空发动机整体性能有至关重要的影响。当前,机器人砂带磨削技术已应用于整体叶盘类复杂曲面的磨削加工。然而,在磨削轨迹规划时多采用目标点均布的方式,这就要求目标点必须足够多,从而导致加工效率过低。基于改进的等弦高误差法对整体叶盘机器人砂带磨削的磨削轨迹进行优化分析,并开展相关仿真与实验验证。结果表明:改进的等弦高误差法可根据曲率变化优化磨削轨迹,减少目标加工点数量,从而提高加工效率。经实验验证,与轨迹优化前相比,优化后整体叶盘的加工效率提高了42.9%;优化后的表面粗糙度Ra可达0.26μm,且叶片一致性较好,尤其是在曲率变化较大的位置。

摘要： 整体叶盘是航空、航天发动机中的核心部件,具有叶片细长、扭曲角度大、叶片间通道蚀除量大、结构强度弱且多采用高温合金等难加工材料的特点,其中,采用铣削方法加工叶片间通道效率较低,且机械力极易产生变形,不易保证零件加工质量。为实现高效率、高质量、低成本加工整体叶盘和叶片间通道的目标,分析其结构和工艺特点,提出由线切割、电火花成形和精铣3道工序完成叶片间通道的工艺方案,形成了一种微应力、低成本、高质量、高效率的整体叶盘、叶片间通道加工的全新组合工艺方案,简称电–电–铣组合工艺方案;设计了用于内外轮廓切割的多轴线切割工艺及特有的内外轮廓切割的走丝装置,并从装夹定位、电参数选择、切割路径等方面规范工艺参数,解决了叶片间通道加工质量差、效率低的难题。通过典型零件的加工,验证了工艺方案能够提高质量和效率,并且降低成本。

摘要： 针对整体叶盘机器人自动化研磨抛光接触力控制的技术难点,对磨抛过程磨抛工具与叶片之间接触力进行分析,将负载静态标定与传感器零点在线补偿相结合,提出了基于零点漂移的机器人磨抛加工负载标定与补偿算法,并将其与基于位置的阻抗控制结合应用于整体叶盘的自动化磨抛加工。负载标定与补偿试验表明,加工过程中采用基本的标定与补偿算法的接触力和力矩的平均误差值从–0.12853N和0.0055N·m增加至–1.9826N和–0.1680N·m,而采用基于零点漂移的标定与补偿算法可将接触力和力矩的平均误差降低至–0.1532N和0.0083N·m,证明了该算法能够有效降低传感器零点漂移对接触力实现计算的影响。同时,力控试验表明,该算法与基于位置的阻抗控制结合能够有效实现对期望接触力的跟踪控制,从而明显提高整体叶盘磨抛加工的表面质量。

摘要： 利用一种基于应变依赖性硬涂层的整体叶盘阻尼减振方案,研究了叶片涂敷应变依赖性硬涂层的整体叶盘非线性动力学特性。首先,基于离散试验数据与高阶多项式得到了非线性硬涂层的连续力学参数;然后,利用基于改进复模量理论与复合Mindlin板理论的能量有限元法,创建了考虑应变依赖性的硬涂层整体叶盘的非线性动力学模型;其次,基于Newton-Raphson计算方法提出一套非线性迭代计算流程,求解了硬涂层整体叶盘的非线性共振频率与共振响应;最后,选择叶片涂敷NiCoCrAlY+YSZ硬涂层的整体叶盘为研究实例进行数值分析与试验测试,分析了硬涂层及其应变依赖性对整体叶盘振动特性的影响。研究结果表明,整体叶盘在涂敷硬涂层后的振动响应得到有效抑制,而应变依赖性能有效增强硬涂层对整体叶盘的减振效果。

摘要： 针对整体叶盘抛光磨具砂布页轮,进行磨具表面形貌测量与建模。采用自动变焦三维表面测量仪对P240、P320两种粒度采样砂布页片的表面形貌进行扫描,分析并获得磨粒分布密度、磨粒出刃高度分布等特征参数,继而通过二维数字滤波技术和傅里叶变换法生成具有指定自相关函数的粗糙表面。通过分析砂布页轮柔性特征,分别针对静态及动态砂布页轮表面形貌建立模型,获得了不同状态下的砂布页轮表面形貌,为研究砂布页轮抛光表面形成机理提供理论支持。

摘要： 为提高整体叶盘抛磨加工均匀一致性,对比分析了回转式、振动式及振动回转式抛磨加工。通过离散元软件EDEM对整体叶盘的模拟件进行仿真分析,在磨损量、滚抛磨块速度及各自的变异系数等方面对比分析回转式、振动式及振动回转式抛磨加工整体叶盘模拟件的优缺点。仿真结果显示,相较于回转式加工和振动式加工,振动回转式加工后的模拟件缩短了顶部至根部、前缘至后缘方向的磨损量差值和滚抛磨块速度差值,增大了表面磨损量并提高了加工均匀一致性。结果表明,无论从加工效率还是加工均匀性的角度分析,振动回转式的加工方式都要优于回转式加工和振动式加工。

摘要： 整体叶盘的质量影响空气动力性能、机械效率以及运转平稳性。与国际先进企业相比,国内窄槽道、小轮毂比整体叶盘的制造工艺仍存在加工精度与效率偏低等问题。分析航发整体叶盘基材特性和加工特点,优化工艺路线,设计五轴数控加工工艺与编程方法,采用五轴点位钻孔、3+2五轴定位型腔铣相结合的整体叶盘槽道加工策略,以及合理的刀轴矢量控制,能有效提高整体叶盘加工质量与效率。

摘要： 随着整体叶盘结构在航空发动机中的广泛应用,其抗高周疲劳能力设计愈发重要。为了提高整体叶盘结构的减振能力,以风扇整体叶盘模型试验件为研究对象,设计了2种安装在缘板下方的阻尼环,阻尼环与槽道之间通过摩擦碰撞的方式来消耗振动能量,从而降低结构振动响应。通过谐波平衡法开展了阻尼减振效果分析,获得了在不安装阻尼环、安装长方形截面阻尼环和安装圆形截面阻尼环3种工况下的相对响应幅值。通过采用自由振动衰减法在不同叶片上进行敲击,测试获得3种工况下风扇叶盘前4阶模态对应的阻尼特性。结果表明:在相同激励下,不安装阻尼环、安装长方形阻尼环和安装圆形阻尼环的相对响应幅值分别为0.126%、0.98%和0.168%,圆形阻尼环具有较好的减振效果,与试验结果吻合较好。说明在配合关系合理的情况下,阻尼环与配合槽道摩擦接触消耗能量,降低了风扇整体叶盘的响应,增大了叶盘的低阶阻尼比。研究结果对工程上整体叶盘结构减振设计具有一定的参考价值。

摘要： 针对目前抛磨整体叶盘存在的加工效率低、均匀一致性差等加工难题,采用回转辅助水平振动式滚磨光整加工工艺对整体叶盘进行抛磨加工。基于离散元法模拟加工过程中颗粒的作用行为,探究颗粒对整体叶盘的作用行为特征、作用力变化规律、作用力分布特征。结果表明:颗粒在整体叶盘流道区域与两侧无工件区域具有不同的运动特征,两侧颗粒仅能作用于整体叶盘的两侧区域;整体叶盘回转过程中,叶片在进出流场区域时会受到一些突变力的作用,沿回转方向叶片表面受力呈先增大后减小趋势,而且改变回转方向影响颗粒对叶背、叶盆的作用力波动幅度;颗粒对叶片表面的作用力存在明显的强弱差异,作用力RSD值在30%~60%,叶背强作用力主要集中于进气及叶尖区域,叶盆强作用力主要集中于排气及叶尖区域。

摘要： 电解加工在欧美航空发动机叶片或整体叶盘等核心部件的高效、精密制造中起到了重要作用。传统叶片电解加工模式中,叶盆工具电极和叶背工具电极相向运动,同时加工出叶型和进排气边轮廓,此时叶型精度易保证而进排气边精度低。提出了叶片脉动分步精密电解加工方法,旨在进一步提高叶身型面精度的同时提升进排气边轮廓精度。叶片电解加工分为两个不同的阶段,首先通过脉动态变参数模式进行叶身型面精密电解加工,其次利用微量脉冲电解模式进行进排气边的切向电解加工。阐述了脉动态变参数加工方法和进排气边微量脉冲切向加工方法在成型机理和工艺试验等方面的研究,并针对传统径向流场中存在被动分流的问题,提出了主动分流式径向流场。试验结果表明,提出的精密电解加工方法表现出很好的工艺效果,叶盆型面和叶背型面的轮廓度加工误差分别为–0.013~0.025 mm和–0.003~0.030 mm,进气边轮廓度加工误差为–0.034~0.041 mm,排气边轮廓度加工误差为–0.038~0.034 mm,叶盆型面和叶背型面的表面粗糙度分别为R0.333μm和R0.287μm。提出的方法为实现航空发动机叶片的高精度制造提供了新的解决途径,并可用于其他复杂型面类部件的电解加工。

摘要： 为了在整体叶盘结构上有效实施硬涂层阻尼减振技术,以简化整体叶盘为对象并基于Mindlin板理论,建立叶片双面涂敷NiCrAICoY+YSZ硬涂层硬涂层整体叶盘的有限元模型,并给出求解涂层整体叶盘固有特性和在阶次激励作用下的频域振动响应的方法.然后,用实验验证所建的有限元模型的正确性,并着重分析涂层厚度对整体叶盘减振效果的影响.研究表明:涂敷硬涂层后,整体叶盘的各阶模态阻尼比显著增大,阶次激励作用下的共振响应明显减小.

摘要： 在基础失谐减缩模型(FMM)的基础上,提出一种辨识涂层整体叶盘失谐的方法.首先,进行该辨识方法的理论推导;然后,利用失谐前后整体叶盘的有限元模型分析数据,对辨识方法的合理性进行数值验证;最后,进行实例研究,对涂敷粘弹性阻尼层的整体叶盘进行失谐辨识.研究表明:对于小量扇区失谐,该辨识方法能够精确地辨识出由阻尼引起的整体叶盘扇区失谐,特别是能够精确地定位失谐量相对较大的扇区;该辨识方法依赖于模态族的选取,选取的模态族必须具有密频特性,模态族内频率的范围相对较小.

摘要： 整体叶盘作为一种提高航空发动机推重比的新型构件在新一代航空发动机研制中应用得越来越广泛.该零件主要通过整体铣削或电加工方式进行轮廓粗成形,其叶片的表面粗糙度及波纹度等并不能满足最终技术要求,还必须经过精密磨抛或光整加工后才能达到预期的表面质量.对此,本文结合相关课题需要,采用工业机器人方式对整体叶盘进行磨抛加工的仿真开展了探索.

摘要： 本文针对高温合金铸造整体叶盘在实验中出现的叶片裂纹问题,开展了裂纹和断口分析,工艺对性能的影响等研究,确定了叶片的裂纹性质和产生的原因,并提出了相应的改进建议.

摘要： 整体叶盘是航空发动机中的关键结构部件,虽然可应用的减振方法很多,但尚没有统一的减振效果评价标准.本文以贴敷ZN-1型粘弹性自由阻尼层前后的整体叶盘试验件为研究对象,研究了整体叶盘粘弹性阻尼减振测试方法.搭建了测试实验系统,并明确了获得用于评价整体叶盘减振效果的固有频率、阻尼比、振动响应等参数的测试方法.通过对比阻尼处理前后的测试数据发现:阻尼处理后的整体叶盘复合系统阻尼参数增加、共振响应降低,从而表明粘弹性自由阻尼层对整体叶盘具有明显的减振效果.

摘要： 针对整体叶盘的结构特点及加工难点,采用侧壁绝缘工具阴极开展了叶盘通道径向电解加工,基于电解液流场因素优化了工具阴极侧壁结构,设计了合理的阴极绝缘层涂覆方式,制备了聚四氟乙烯和陶瓷材料绝缘涂层,通过绝缘性能和耐久度性能对比试验,确定了最优的涂层材料及其制备工艺.利用陶瓷绝缘涂层阴极开展加工,显著提高了叶盘通道型腔的成形精度,取得了良好的加工效果.

摘要： 闭式整体叶盘是航空航天发动机的核心部件.这类零件通常采用5-6轴的电火花加工方法制造,加工周期一般较长.随着航空航天发动机需求的不断增长,提升该类零件的生产效率已经非常迫切.提出了一种电子束熔融直接成形(EBM)和电火花加工精密成形(EDM)组合方式制造闭式整体叶盘的方法.组合制造采用电子束熔融成形高效地获得叶盘的近净成形毛坯,再用电火花加工精成形叶片.针对组合制造技术所涉及的电子束熔融制件力学性能、保持加工精度的基准过渡技术等问题进行了研究.结果表明,与单纯的电火花加工相比,EBM/EDM组合制造技术加工叶盘类零件的效率有显著提升.

摘要： 为了提高整体叶盘的加工效率、降低加工成本,开展了整体叶盘扭曲叶片电解预加工试验研究.通过分析叶型结构及对电极片内孔尺寸的理论计算,设计了整体式加工阴极,并针对TC17钛合金材料开展了加工试验.结果表明通过加工阴极的一次性进给去除大量金属，得到小余量叶型，叶型单边最小余量达到2mm，能够为后续精密加工节约大量时间。电解加工技术加工过程电极无损耗，加工叶片重复精度好，是大扭曲叶型整体叶盘批量生产的一种有效方法。

摘要： 多轴联动电火花成形加工是实现闭式整体叶盘加工的较佳方案之一.然而,现有的多轴联动电火花成形加工工艺参数的调节方法不多,对于闭式整体叶盘加工效率的提升作用十分有限.本文通过分析多轴联动电火花成形加工工艺参数的两种调节方式——人工调节和自动调节的优缺点,提出了一种以人工调节辅助自动调节的形式的工艺参数示教调节方法;设计了工艺参数示教调节模块,给出了工艺参数的记录和自动调节两部分功能的实现方法;通过闭式整体叶盘流道加工实验对示教调节的效果进行了验证.实验结果表明,工艺参数示教调节方法有助于缩短闭式整体叶盘的加工时间、提升加工效率.

摘要： 针对密集大扭转角自由曲面叶栅电解加工,论述了单方向全覆盖整体阴极的设计方法.大扭转角叶栅电解加工阴极设计中存在电极覆盖性不好、叶栅通道狭窄、电极通过性差等问题.采用优化电极进给方向与加工型面相结合的方式,预先设计多组不同厚度电极和不同余量叶片逆向寻找最佳的参数组合方式;并在UG软件干涉模块模拟下,验证优化后电极的有效性.结果表明:电极进给方向和加工型面共同优化方式,能有效解决叶片自由曲面覆盖性不好等问题.以最小电极厚度为初始值,逆向寻找厚度与余量参数组合方式,不仅能缩短电极设计和路径规划的时间周期,而且节省前期大量试验投入.

摘要： 本发明公开了一种整体叶盘叶片电解精加工成形装置及其整体叶盘叶片加工成形方法，该装置包括五轴四联动电解加工机床，安装在五轴四联动电解加工机床上的叶片加工的成形阴极，与五轴四联动电解加工机床相连的智能脉冲电源和控制系统，与叶片加工的成形阴极相连的电解液输送装置。本发明提供的电解精加工成形装置设计合理，加工效率高，尤其是加工精度高，能很好的实现自由曲面整体叶盘叶片精加工，能满足航空发动机整体叶盘叶片加工精度要求。本发明提供的加工成形方法，可操作性强，工作效率高，加工制备得到的整体叶盘叶片精度高，可克服现有技术的诸多不足。

摘要： 本发明提供了一种双合金整体叶盘、驱动装置和双合金整体叶盘的加工方法。双合金整体叶盘包括：轮盘和设置在轮盘上的包括多个叶片的环形叶片组，环形叶片组和轮盘之间具有连接界面，多个叶片中每两个相邻的叶片之间设置有狭槽，狭槽由外向内穿过连接界面并包括延伸到轮盘内部的内侧端部。根据本发明的双合金整体叶盘，环形叶片组和轮盘形成整体并在每两个相邻叶片之间设有狭槽，狭槽穿过连接界面并包括位于轮盘内的内侧端部，每个叶片独立的设置在轮盘上，连接界面的周向用狭槽分隔，在轮盘膨胀或收缩时，叶片周向没有约束，可以自由随轮盘一起膨胀或收缩，从而能消除在热状态时由两种合金膨胀系数差异所引起的应力。

摘要： 整体叶盘电解开槽用电极，其整体为空心指状结构，内部有电解液的通道，在其靠近指端处的外型面上沿圆周方向1/3－1/2处每隔1mm开有一个0.6mm宽的窄槽（1）；电极内部设置有电解液输送管路（2）；指端处设有封堵结构（3）使得电解液输送管路（2）为盲孔结构，电解液只能从窄槽（1）中流出。整体叶盘电解开槽加工方法：使用整体叶盘电解开槽用电极作为专用工具，在电场作用下，工件阳极在电解液中发生溶解，达到对工件进行尺寸加工的目的；电解液的压力为4-6MPa，叶身型面所留的余量为3.5mm。本发明电解加工中余量均匀，容易获得高精度的复制精度；电解加工中获得了较好的流场。加工效率高。

摘要： 本发明公开了一种整体叶盘高效复合铣削盘铣装置鼠牙盘锁紧机构，用于解决现有的整体叶盘高效复合铣削盘铣装置液压锁紧机构锁紧力差的技术问题。技术方案是包括盘铣箱体（1）、内箱体（5）、蜗杆（6）、蜗轮（7）、外箱体（8）、伺服电机（11）、左侧齿盘（2）、推动环（3）和右侧齿盘（4）。左侧齿盘（2）与右侧齿盘（4）相互啮合，推动环（3）的两端面分别与左侧齿盘（2）和右侧齿盘（4）配合。由于鼠牙盘锁紧机构通过鼠牙盘齿面之间的啮合产生锁紧力，锁紧力矩大，满足了盘铣过程中高刚性，大扭矩的要求。而且鼠牙盘三片式端面齿盘，最小分度为1度，实现了盘铣装置的摆动角度的精确控制。

摘要： 本发明公开了一种整体叶盘叶片电解精加工成形装置及其整体叶盘叶片加工成形方法，该装置包括五轴四联动电解加工机床，安装在五轴四联动电解加工机床上的叶片加工的成形阴极，与五轴四联动电解加工机床相连的智能脉冲电源和控制系统，与叶片加工的成形阴极相连的电解液输送装置。本发明提供的电解精加工成形装置设计合理，加工效率高，尤其是加工精度高，能很好的实现自由曲面整体叶盘叶片精加工，能满足航空发动机整体叶盘叶片加工精度要求。本发明提供的加工成形方法，可操作性强，工作效率高，加工制备得到的整体叶盘叶片精度高，可克服现有技术的诸多不足。

摘要： 整体叶盘电解开槽用电极，其整体为空心指状结构，内部有电解液的通道，在其靠近指端处的外型面上沿圆周方向1/3－1/2处每隔1mm开有一个0.6mm宽的窄槽（1）；电极内部设置有电解液输送管路（2）；指端处设有封堵结构（3）使得电解液输送管路（2）为盲孔结构，电解液只能从窄槽（1）中流出。整体叶盘电解开槽加工方法：使用整体叶盘电解开槽用电极作为专用工具，在电场作用下，工件阳极在电解液中发生溶解，达到对工件进行尺寸加工的目的；电解液的压力为4-6MPa，叶身型面所留的余量为3.5mm。本发明电解加工中余量均匀，容易获得高精度的复制精度；电解加工中获得了较好的流场。加工效率高。

摘要： 本发明提供了一种双合金整体叶盘、驱动装置和双合金整体叶盘的加工方法。双合金整体叶盘包括：轮盘和设置在轮盘上的包括多个叶片的环形叶片组，环形叶片组和轮盘之间具有连接界面，多个叶片中每两个相邻的叶片之间设置有狭槽，狭槽由外向内穿过连接界面并包括延伸到轮盘内部的内侧端部。根据本发明的双合金整体叶盘，环形叶片组和轮盘形成整体并在每两个相邻叶片之间设有狭槽，狭槽穿过连接界面并包括位于轮盘内的内侧端部，每个叶片独立的设置在轮盘上，连接界面的周向用狭槽分隔，在轮盘膨胀或收缩时，叶片周向没有约束，可以自由随轮盘一起膨胀或收缩，从而能消除在热状态时由两种合金膨胀系数差异所引起的应力。

摘要： 本发明涉及一种整体叶盘盘铣加工法兰盘刀具装夹结构，盘铣刀通过键安装在法兰盘一侧，两个压紧块的内螺纹分别与法兰盘上的外螺纹旋合使压紧块压紧盘铣刀，形成高刚性的盘铣刀装夹结构；所述压紧块外圈设置有卡槽；换刀时，扳手分别卡在两个压紧块对应的卡槽中，依次卸掉两个压紧块，进行盘铣刀的换刀工作。本结构能有效降低盘铣刀加工过种中的振动，增加盘铣结构刚性，提高飞机叶盘的加工质量，且可实现快速换刀，提高整体叶盘的加工效率。本发明中的零件数目少，只有法兰盘、盘铣刀、大压紧块，小压紧块、平键5种零件，依靠法兰盘端面定位，大小压紧块锁紧，不仅可提高盘铣刀安装定位精度，且极大提高了盘铣刀换刀速度，比背景技术中的换刀时间提高3倍以上。

摘要： 本发明公开了一种整体叶盘高效复合铣削盘铣装置鼠牙盘锁紧机构，用于解决现有的整体叶盘高效复合铣削盘铣装置液压锁紧机构锁紧力差的技术问题。技术方案是包括盘铣箱体（1）、内箱体（5）、蜗杆（6）、蜗轮（7）、外箱体（8）、伺服电机（11）、左侧齿盘（2）、推动环（3）和右侧齿盘（4）。左侧齿盘（2）与右侧齿盘（4）相互啮合，推动环（3）的两端面分别与左侧齿盘（2）和右侧齿盘（4）配合。由于鼠牙盘锁紧机构通过鼠牙盘齿面之间的啮合产生锁紧力，锁紧力矩大，满足了盘铣过程中高刚性，大扭矩的要求。而且鼠牙盘三片式端面齿盘，最小分度为1度，实现了盘铣装置的摆动角度的精确控制。

摘要： 本发明涉及三面组合整体式阴极及分步电解整体叶盘全型面加工方法，属于电解加工领域。该方法特点在于：整体式阴极由三面（端面、叶盆面、叶背面）加工阴极与绝缘块连接作为工具阴极，三面加工阴极之间相互绝缘，独立引电，分步电解。在加工过程中，三面加工阴极分别与分段控电装置连接，在同工位下能够切换不同加工阴极引电状态实现叶栅通道粗加工与各型面电解精加工。采用本发明方法通过工具阴极与工件阳极的复合运动，在一个加工周期内分步电解依次完成加工，即可实现整体叶盘毛坯到理想叶片的全型面加工。本发明通过三面组合整体式阴极分步引电依次电解，实现整体叶盘的复杂型面精密加工，提高了加工效率且保证了表面加工质量与精度要求。