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整体叶盘磨抛加工碰撞检测方法

计算机集成制造系统 2020年第12期26卷 3350-3358页

作者：黄智魏鹏轩万从保王洪艳吴献刚王静怡电子科技大学机械与电气工程学院四川成都611731

为有效解决整体叶盘磨抛加工过程中的磨具干涉难题,提出一种兼顾精度及效率的碰撞检测算法和对应不同碰撞方式的磨具避涉策略。首先采用分层有向包围盒(OBB)对磨具进行建模,并用八叉树分割法对叶盘磨抛加工空间进行划分,在分层有向包围... 详细信息

为有效解决整体叶盘磨抛加工过程中的磨具干涉难题,提出一种兼顾精度及效率的碰撞检测算法和对应不同碰撞方式的磨具避涉策略。首先采用分层有向包围盒(OBB)对磨具进行建模,并用八叉树分割法对叶盘磨抛加工空间进行划分,在分层有向包围盒中分层粗检加工空间判断磨具是否存在干涉,通过分离轴理论对检测到碰撞的树叶节点进行准确识别;然后对应不同碰撞方式自适应调整磨具及其包围盒的相关位姿参数进行避涉处理。最终根据提出的碰撞检测和避涉算法开发了一款可视化软件有效地实现了对叶盘类复杂零件磨抛加工的碰撞检测及避涉处理,并对某航空发动机企业的整体叶盘产品进行了磨抛加工实验,结果表明该算法及软件较好地满足了航发整体叶盘表面的磨抛加工避涉和加工质量要求。

关键词：碰撞检测包围盒八叉树分离轴理论避涉策略整体叶盘

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整体叶盘解谐振动测试、失谐辨识与模型确认

航空动力学报 2024年第3期39卷 162-172页

作者：赵景超周标陈伟南京航空航天大学能源与动力学院航空发动机热环境与热结构工业和信息化部重点实验室南京210016

开展了基于叶片解谐振动测试的整体叶盘失谐辨识和模型确认研究。对整体叶盘开展叶片解谐振动测试,提出一种解谐质量布置方案准则,获取整体叶盘所有“单个”叶片振动频率的差异化分布;引入一种失谐辨识方法,消除由于叶片解谐质量所带来... 详细信息

开展了基于叶片解谐振动测试的整体叶盘失谐辨识和模型确认研究。对整体叶盘开展叶片解谐振动测试,提出一种解谐质量布置方案准则,获取整体叶盘所有“单个”叶片振动频率的差异化分布;引入一种失谐辨识方法,消除由于叶片解谐质量所带来的残余叶间振动耦合效应的影响,获取更为准确的叶片失谐分布辨识结果;重点探究不同解谐质量及位置对整体叶盘叶片解谐振动测试和失谐辨识结果的影响,并建立失谐整体叶盘有限元模型;开展基于常规模态测试的失谐整体叶盘模型确认研究,整体叶盘固有频率和振型的仿真/测试结果一致性良好,大多数模态的频差低于0.3%。结果表明该失谐辨识方法能够提高通过叶片解谐振动测试直接获取的叶片失谐分布的准确性,在此基础上建立的失谐整体叶盘有限元模型能够有效反映实际整体叶盘结构的固有振动特性。

关键词：整体叶盘叶片失谐解谐振动测试失谐辨识模型确认

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整体叶盘通道去余量线切割加工技术研究

机械工程学报 2019年第2期55卷 27-32页

作者：蔺小军杨碧颖张新鸽吴刚单秀峰胡良毅余杰西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室西安710072 中国航发西安航空发动机有限公司西安710021

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... 详细信息

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。

关键词：整体叶盘线切割最优矢量通道余量

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整体叶盘通道电解加工流场的均匀性

华南理工大学学报（自然科学版） 2011年第6期39卷 7-12页

作者：徐庆朱荻徐正扬南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

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... 详细信息

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.

关键词：整体叶盘电解加工流场均匀性有限元法数值模拟

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整体叶盘数控加工技术研究

航空学报 2004年第2期25卷 205-208页

作者：任军学张定华王增强刘维伟汪文虎西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室陕西西安710072

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、... 详细信息

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。

关键词：整体叶盘五坐标数控加工刀轴方向变形与振动控制

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整体叶盘通道电解加工电极多维运动轨迹优化

航空学报 2011年第8期32卷 1548-1554页

作者：徐庆朱荻徐正扬曲宁松南京航空航天大学机电学院

为了提高整体叶盘通道余量分布的均匀性,提出了电极运动轨迹优化方法。分析了电解加工间隙对电极运动轨迹的影响,优化了工具电极在叶顶及叶根圆柱面上的运动轨迹,并基于轨迹线上采样点作拟合垂线段中点的样条曲线获得新的轨迹线。为了... 详细信息

为了提高整体叶盘通道余量分布的均匀性,提出了电极运动轨迹优化方法。分析了电解加工间隙对电极运动轨迹的影响,优化了工具电极在叶顶及叶根圆柱面上的运动轨迹,并基于轨迹线上采样点作拟合垂线段中点的样条曲线获得新的轨迹线。为了验证优化后轨迹的合理性,进行了叶盘通道电解加工对比试验。试验表明,与优化前的轨迹相比,采用优化后的轨迹,通道型面余量差从4.5mm减小到2.0mm,叶片上采样点所对应的叶盆与叶背的余量差从3.5mm减小到1.2mm,说明该轨迹优化方法能够均匀通道型面的余量分布,优化了后续精加工工序的加工环境。

关键词：整体叶盘通道电解加工轨迹优化

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整体叶盘自适应柔性抛光效率优化

计算机集成制造系统 2021年第6期27卷 1550-1557页

作者：淮文博史耀耀蔺小军西安理工大学工程训练国家级实验教学示范中心陕西西安710054 西北工业大学大学机电学院陕西西安710072

针对整体盘叶片型面抛光,“五轴数控+柔性磨头+弹性磨具”抛光工艺装备具有精度高、干涉小、自适应性好等优点;为提高抛光质量和抛光效率,根据弹性磨具(砂布轮)抛光原理建立了抛光效率的数学计算式,给出了抛光效率的优化方法;通过正交... 详细信息

针对整体盘叶片型面抛光,“五轴数控+柔性磨头+弹性磨具”抛光工艺装备具有精度高、干涉小、自适应性好等优点;为提高抛光质量和抛光效率,根据弹性磨具(砂布轮)抛光原理建立了抛光效率的数学计算式,给出了抛光效率的优化方法;通过正交试验结果的灰色关联度分析获得了基于效率的工艺参数优化组合;叶片抛光试验结果表明:基于效率优化的工艺参数不仅能显著地减少抛光时间,还能获得合格的叶片表面粗糙度,从而验证了效率优化方法的可靠性。

关键词：整体叶盘柔性抛光弹性磨具效率优化灰色关联度

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整体叶盘叶型电解加工流场设计及实验

航空学报 2014年第1期35卷 259-267页

作者：刘嘉徐正扬万龙凯朱荻朱栋南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

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... 详细信息

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。

关键词：电解加工航空发动机整体叶盘流场有限元仿真

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整体叶盘电解扫掠成形精度分析及误差补偿

东南大学学报（自然科学版） 2010年第5期40卷 963-968页

作者：王福元徐家文赵建社南京航空航天大学机电学院南京210016 盐城工学院机械工程学院盐城224051

为了提高叶片电解加工精度,分析了过去电解加工叶片加工误差产生的原因,由此推导出机床运动、加工编程、对刀间隙产生的叶片加工误差的计算公式;利用计算机模拟技术对整体叶盘的加工过程进行数值模拟,获取叶片因电解加工过切产生的加工... 详细信息

为了提高叶片电解加工精度,分析了过去电解加工叶片加工误差产生的原因,由此推导出机床运动、加工编程、对刀间隙产生的叶片加工误差的计算公式;利用计算机模拟技术对整体叶盘的加工过程进行数值模拟,获取叶片因电解加工过切产生的加工误差分布,其误差随着叶片的扭转角度增加而增大;在此基础上对叶片的加工工艺进行改进,提出了分步法叶片电解加工工艺,在加工中针对叶背加工误差来源采取了不同的补偿措施.试验结果表明,采用分步法加工及补偿措施对叶背加工精度进行补偿,叶背加工误差被控制在0.1mm内,叶根采取单独加工,消除了叶根过切.分步法加工工艺与误差补偿措施的运用可显著提高叶片的加工精度,满足叶片电解加工工序的精度要求.

关键词：整体叶盘扫掠成形加工过切误差补偿