摘要：整体叶盘是高推比航空发动机采用的新结构。分析了国际同类整体叶盘制造技术,提出了一种整体叶盘复合制造工艺方案及五坐标数控加工的关键技术,包括叶盘通道分析与加工区域划分、最佳刀轴方向的确定与光顺处理、通道的高效粗加工技术、型面的精确加工技术、加工变形处理和叶片与刀具减振技术等。给出了该研究成果在预研型号中的应用实例,证明了所提方法的先进性和有效性。

摘要：基于整体叶盘使用性能和寿命影响因素分析,以整体叶盘结构与材料特性为依据,结合整体叶盘人工抛光工艺方法,提出了适合整体叶盘表面抛光的自适应柔性磨头实现方案。对实现柔性磨头工作原理和自适应区域进行了分析计算,并对其控制技术进行了研究,对柔性抛光方法可行性进行验证,最终实现了整体叶盘自适应柔性抛光。初步抛光实验表明,较之人工抛光方法,柔性磨头自动抛光效率提高50%以上,显著缩短了整体叶盘生产周期,抛光后表面粗糙度达到Ra0.4以内,满足表面一致性、稳定性、型面质量等要求,并且可以减小劳动强度,降低生产成本。

摘要：为合理利用流场因素以提高整体叶盘通道电解加工的稳定性和工件表面质量,设计了一种叶盘通道电解加工用的群孔管电极.阐述了出液孔在等距分布的情况下,孔径大小对流场均匀性的影响.建立了流场数学模型,并利用有限元法对流动方式进行流场数值模拟.分析表明,在电极管径、出液孔数相同且加工稳定进行的情况下,一定范围内较小的出液孔径有利于提高流场的均匀性.为了验证这种流动方式的合理性,文中还进行了整体叶盘通道电解加工试验,结果表明,采用较小孔径出液的流动方式可提高流场的均匀性,使加工过程稳定,叶盘通道侧壁表面流纹明显减弱.

摘要：整体叶盘的加工余量主要是在其通道开槽粗加工阶段去除的,合理选取整体叶盘粗加工通道余量去除方法是降低通道加工费用、实现整体叶盘加工经济性的关键。由于线切割机床加工单位成本低的原因,采用线切割加工方法对整体叶盘通道进行去余量加工。提出利用叶型与轮毂偏置面确定通道加工边界;通过比较通道边界投影后的投影面积大小确定最优矢量;然后根据最优矢量确定线切割丝与叶盘端面之间的夹角以及切割区域,实现整体叶盘粗加工阶段去除余量最大化。该方法可以有效地解决整体叶盘粗加工阶段经济性问题。试验表明,线切割加工可以应用在整体叶盘通道去余量加工中,并且与传统数控铣削相比,单个通道的加工费用仅为数控铣削加工费用的1/20。

摘要：电解加工(ECM)是航空发动机整体叶盘制造的主要技术之一,其电解液流场稳定性是影响电解加工精度和表面质量的核心因素。本文在分析原有的二维流场基础上,针对流体在不同流道截面下的流场状态,提出了一种三维复合电解液流场模式,即三股电解液分别从毛坯进气边、叶盆叶根、叶背叶根流入,由排气边交汇流出。采用有限元法对三维复合流场及两类二维流场开展仿真分析,分析结果表明三维复合流场改善了流道突变区域流场状态,有效抑制了二维流场的流场缺陷,有助于提高流场稳定性。对加工区液体流态进行了判断,其结果显示三维复合流场可以满足电解加工要求。开展了3种流场模式的加工速度比较实验,三维复合流场达到的进给速度最高,较二维流场可显著提升加工效率。采用三维复合流场开展了多叶片扇段加工,获得了较好的重复精度与表面质量。

摘要：在整体叶盘的电解加工中,叶间区域易发生加工意外。通过有限元流场分析发现该区域存在过流面积突变。为了改善该区域流场,设计了一种消除过流面积突变的移动密封阴极结构。改进流场的有限元分析结果表明,移动密封阴极结构显著提升了电解液流场的稳定性。移动密封阴极的电解加工试验结果表明,新型阴极显著提升了加工稳定性,试验件具有较好的加工重复性与表面质量。

摘要：电解加工是航空发动机整体叶盘制造的主要技术之一,阴极修正是该加工技术的重要环节。为了提升阴极修正精度,提出了恒采样点空间法向修正方法。该方法将阴极型面设计、加工误差分析、工具阴极修正统一至阳极采样点空间法向的一维坐标系中,将复杂的三维曲面修正简化为离散的一维修正,消除了加工误差与修正量的错位。以某整体叶盘为例,在自行研制的整体叶盘型面电解加工机床上开展工具阴极修正试验,采用三坐标测量机对修正前后的加工样件进行检测,经过一次修正,叶片电解加工精度由0.25mm提高至0.04mm,试验结果表明该阴极修正方法合理有效,具有较强的可行性。

摘要：为抑制叶片-盘耦合振动,设计了一种适应整体叶盘结构的环形摩擦阻尼器。拓展了1阶谐波平衡法和整体-局部统一滑动模型在带环形摩擦阻尼器的循环对称结构叶盘减振分析中的应用。使用该方法对实际发动机叶盘在简谐激励下的振动响应进行了仿真计算,结果表明:环形摩擦阻尼器对于某发动机叶盘的0节径4阶危险模态振动有明显抑制作用,且减振效果与阻尼器的质量、安装位置有关,在选定的安装位置最高可使振幅降低75%。在阻尼器结构确定的情况下,利用仿真结果给出了最优的设计方案,包括阻尼器的质量和安装设计。

摘要：采用片状或管状阴极电解加工(ECM)后的整体叶盘由于加工运动、阴极形状等原因在叶根处会形成一定的加工残留,影响整体叶盘的加工精度。针对叶片电解加工后形成的叶根残留,开展去除叶根残留电解加工方法的研究,解决叶根电解加工的阴极结构、加工路径设计等难题。首先,分析了叶根的残留分布情况以及叶间通道的结构,采用了电解扫掠成形加工方案。其次,设计了阴极结构与加工路径,在阴极结构上采用了扇形流道并分析了电解液流速分布,通过增加引流槽、改变倾角等措施改善了流场;对阴极的运动路径进行了规划,利用专用仿真软件对阴极运动干涉与加工程序进行了检验;通过附加叶盘转动补偿了由于不同截面内叶间通道宽度与阴极刃口尺寸不一致给加工带来的不足。最后,制作了电解加工装置并通过试验对叶根电解加工方法进行了验证。试验结果表明,该加工方法有效去除了叶根残留,加工表面质量好,加工精度达到了要求。

摘要：整体叶盘扭曲叶片型面加工至设计要求之前,毛坯的叶间通道加工是不可缺少的工艺。针对整体叶盘多通道电解加工三轴运动的特点,先将叶片理论型面的参数转换成整体叶盘的叶间通道的参数,再利用最小二乘法生成通道型面的拟合直线,进一步确定管状工具的运动位置。工具的运动轨迹是三轴组合运动的结果,根据工具的运动状态逆向推算即可获取联动三轴各自的加工参数。最后在整体叶盘多通道电解加工机床上开展试验研究。试验表明,运行上述参数可以加工出符合要求的叶间通道。