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面向多联体叶片的机器人喷涂无干涉路径规划

机械工程学报 2024年第1期60卷 210-219页

作者：漆琪刘礼祥杨吉祥丁汉华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室武汉430074 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司沈阳110043

多联体叶片存在曲面复杂、叶片间距小等结构特点。等离子喷涂为铸造多联体叶片的重要工序,可使叶片表面强化与改性,其喷涂质量直接决定叶片的成品率与性能。现有的机器人等离子喷涂的路径生成主要依靠手动示教,而喷涂过程中的喷涂距离... 详细信息

多联体叶片存在曲面复杂、叶片间距小等结构特点。等离子喷涂为铸造多联体叶片的重要工序,可使叶片表面强化与改性,其喷涂质量直接决定叶片的成品率与性能。现有的机器人等离子喷涂的路径生成主要依靠手动示教,而喷涂过程中的喷涂距离与喷涂夹角无法量化导致喷涂质量不均且示教方法繁琐、效率低。基于此,提出一种面向多联体叶片的工业机器人等离子喷涂无干涉路径生成及光顺方法。首先,根据CAD模型,将多联体叶片型面转为非均匀有理B样条(NURBS)曲面,利用NURBS曲面解析特性,生成约束喷涂行距与喷涂叶片边缘距离的初始路径点;然后将喷涂焰流简化为方向包围盒,将干涉曲面转为三角面片,采用基于分离轴检测的方法进行碰撞干涉检测,生成考虑最小喷涂倾角约束的喷涂姿态。采用基于球面样条四元数插值变步长姿态优化方法进行姿态光顺,生成无干涉且路径光顺的喷涂路径。经过仿真与实验验证,提出干涉避免算法能有效避免喷涂过程中的干涉现象。对比未光顺路径,所提出算法机器人运行效率提高52.6%,机器人振动下降,运行更加平稳,其中关节加速度最大下降55.8%,最小下降2.9%,末端瞬时加速度最大下降39.6%,最小下降14.4%。

关键词：多联体叶片机器人喷涂干涉检测路径光顺

GH3128表面高温碳化/氧化沉积层激光烧蚀阈值及清洗工艺研究

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中国激光 2024年

作者：王梁于留帅王亚星卓金于真鹤陈智君姚建华浙江工业大学激光先进制造研究院特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江工业大学机械工程学院中国航发沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司

采用纳秒脉冲激光器对GH3128镍基高温合金表面高温碳化/氧化沉积层进行了激光烧蚀阈值、清洗工艺和机制研究。首先分析了沉积层与基体材料的结合方式，其次探索了不同激光能量密度对清洗后表面形貌、表面粗糙度以及元素分布的影响规律... 详细信息

采用纳秒脉冲激光器对GH3128镍基高温合金表面高温碳化/氧化沉积层进行了激光烧蚀阈值、清洗工艺和机制研究。首先分析了沉积层与基体材料的结合方式，其次探索了不同激光能量密度对清洗后表面形貌、表面粗糙度以及元素分布的影响规律，最后讨论了此类沉积层的激光清洗机制。结果表明：沉积层分为疏松的表层和与基体呈化学结合的致密层；在激光能量密度为0.89 J/cm2时达到疏松沉积层的清洗阈值，激光能量密度为1.07J/cm2时达到致密沉积层与材料原始氧化层形成混合熔体的阈值；为清洗后不产生此种混合熔体，继续增大激光能量密度，在激光能量密度达到2.85 J/cm2时，清洗后材料表面经能谱分析（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）检测发现致密沉积层和材料原始氧化层混合熔体已被去除，剩余C元素（2.7wt%）和O元素（1.1wt%）含量最低，相较于原始沉积层分别下降83.4%和96.4%，其清洗效果最好；在不同的激光能量密度下，此类沉积层的激光清洗机制主要以振动剥落和热烧蚀作用为主。

关键词：激光清洗 GH3128 高温碳化/氧化沉积层清洗机制

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飞秒激光掠入射抛光YSZ涂层机理研究

中国激光 2024年

作者：王梁吴函齐于真鹤韩宜王亚星王云鹏张盼盼姚建华中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司浙江工业大学激光先进制造研究院特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江工业大学机械工程学院

为降低YSZ热障涂层的粗糙度以提升其在高温强气流环境下的使用性能，本文采用激光束与涂层近平行的掠入射烧蚀方法，对YSZ热障涂层进行飞秒激光抛光，研究了激光抛光YSZ涂层表面粗糙度的变化规律，通过共聚焦显微镜观察抛光表面形貌并... 详细信息

为降低YSZ热障涂层的粗糙度以提升其在高温强气流环境下的使用性能，本文采用激光束与涂层近平行的掠入射烧蚀方法，对YSZ热障涂层进行飞秒激光抛光，研究了激光抛光YSZ涂层表面粗糙度的变化规律，通过共聚焦显微镜观察抛光表面形貌并对其进行频谱分析，讨论了掠入射激光与材料表面的作用机理。结果表明：相同的脉冲能量和频率下，在20%光斑搭接率时表面形貌最平整，粗糙度最低，此时Sa=0.66μm，较原始表面下降93.9%。掠入射抛光在较低的搭接率时，每个光斑的能量都能够被有效吸收和利用，从而实现平坦的烧蚀区域，而在较高搭接率的情况下激光烧蚀区域的累积重叠过程容易产生周期与光斑直径一致的脊状波纹结构，不利于表面粗糙度降低。

关键词： YSZ热障涂层飞秒激光掠入射抛光表面粗糙度轮廓频谱

干冰颗粒射流冷却铣削Inconel 718切削性能评价研究

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航空制造技术 2024年第12期67卷 79-86页

作者：辛明泽王兵刘战强赵明赵金富山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室济南250061 山东大学机械基础国家级实验教学示范中心济南250061 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司沈阳110862

镍基高温合金Inconel 718以高韧性和低导热性等物理力学性能使其成为典型难加工材料,在切削过程中易产生大量切削热,导致刀具磨损加剧并影响加工表面质量。干冰作为一种清洁冷却介质,具有临界温度低、潜热高、升华后无残留等特点,在难... 详细信息

镍基高温合金Inconel 718以高韧性和低导热性等物理力学性能使其成为典型难加工材料,在切削过程中易产生大量切削热,导致刀具磨损加剧并影响加工表面质量。干冰作为一种清洁冷却介质,具有临界温度低、潜热高、升华后无残留等特点,在难加工材料高效准干式切削中具有重要应用潜力。本文将干冰颗粒射流冷却辅助方法应用于Inconel 718切削加工,通过降低切削温度对改善Inconel 718切削性能的有益效果探索该绿色工艺。开展了干冰颗粒射流冷却辅助铣削试验,分析了干冰颗粒冷却工艺对Inconel 718加工过程中铣削温度、铣削力以及加工表面粗糙度的影响规律。结果表明,在干冰颗粒射流冷却条件下,Inconel 718加工过程中铣削温度和铣削力得到显著降低,同时加工表面粗糙度减小,证明干冰颗粒射流冷却辅助加工能够有效改善高温合金材料的切削性能。

关键词：射流冷却干冰颗粒绿色加工切削性能 Inconel 718

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航空齿轮复合应力的计算机模拟

机械科学与技术 1998年第4期17卷 589-590,593页

作者：徐颖强王三民何大为吴炳全宋乐民西北工业大学沈阳黎明发动机制造公司

在对弧齿锥齿轮啮合分析及发动机附件传动系统动态分析的基础上，确定一对啮合齿轮间所承受的动载荷、相应的轮齿弯曲动应力及行波共振应力后，首次提出了一种新的齿轮动弯曲应力与行波共振应力复合分析的方法，使齿轮应力分析更加符合... 详细信息

在对弧齿锥齿轮啮合分析及发动机附件传动系统动态分析的基础上，确定一对啮合齿轮间所承受的动载荷、相应的轮齿弯曲动应力及行波共振应力后，首次提出了一种新的齿轮动弯曲应力与行波共振应力复合分析的方法，使齿轮应力分析更加符合真实情况。

关键词：航空齿轮复合应力齿轮传动计算机模拟

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掺混孔结构对燃烧室性能影响研究

热能动力工程 2022年第7期37卷 64-69,92页

作者：刘凯王峻宁曾文孙丽艳沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁沈阳110136 中航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司燃气轮机产品制造部辽宁沈阳110005

针对燃气轮机NO_(x)排放较高的问题,试验研究了某型燃气轮机火焰筒掺混孔前移后,点火、熄火、污染物排放及出口温度场等燃烧性能。研究结果表明:将火焰筒掺混孔前移20 mm至第2道冷却气膜后,贫油点火油气比由0.02335~0.03302增加到0.0244... 详细信息

针对燃气轮机NO_(x)排放较高的问题,试验研究了某型燃气轮机火焰筒掺混孔前移后,点火、熄火、污染物排放及出口温度场等燃烧性能。研究结果表明:将火焰筒掺混孔前移20 mm至第2道冷却气膜后,贫油点火油气比由0.02335~0.03302增加到0.02446~0.03633;熄火油气比由0.00518~0.00688增加到0.00590~0.00717;污染物排放中CO_(x)由969.54增加到1090.45 mg/m^(3)UHC(未燃碳氢)由116.93增加到145.91 mg/m^(3)NO由163.85降低到87.0 mg/m^(3)出口温度分布系数由0.2255增加到0.2449。通过调整掺混孔孔径比,温度分布系数降低至0.2292,接近原型水平,可以实现较低NO_(x)排放。

关键词：燃气轮机燃烧室掺混孔燃烧特性试验

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热膨胀校正法

机械工人 1987年第1期 12-13页

作者：周述经航空工业部黎明发动机制造公司科协

在钎焊或热处理的过程中,由于加工应力、温差应力、相变应力的影响导致零件产生变形。尤其是一些直径大且壁又薄的零件,因变形量大而超出加工余量或零件公差允许范围,造成报废。另外,有些航空零件都是用贵重金属材料制成,同时加工周期又... 详细信息

在钎焊或热处理的过程中,由于加工应力、温差应力、相变应力的影响导致零件产生变形。尤其是一些直径大且壁又薄的零件,因变形量大而超出加工余量或零件公差允许范围,造成报废。另外,有些航空零件都是用贵重金属材料制成,同时加工周期又长,一件就价值在数千元或万元以上。因此,为了挽救这类零件的变形,我们通过在实践中进行试验摸索,总结出热膨胀校正法。采用这种方法,不仅可以校

关键词：校正法椭圆度端面跳动不圆度零件材料炉中钎焊加工余量

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带锥面点火器外壁的压力加工

机械设计与制造 1989年第1期 28-33页

作者：王德全航空航天部黎明发动机制造公司

外壁,是点火器上的一个零件。它的原工艺路线,要进行冲压和焊接两种工艺方法来实现。这种工艺,零件加工周期长,需要大量的人力、物力和时间,每批加工过程中出现不同程度的质量问题,同时也造成了管理困难。

关键词：点火器外壁压力加工锥面

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叶片铣削及喷丸加工残余应力测试与三维表征

机械科学与技术 2022年第11期41卷 1794-1804页

作者：梁巧云蔺治强张吉银姚倡锋中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司沈阳110043 西北工业大学航空发动机高性能制造工信部重点实验室西安710072 航空发动机先进制造技术教育部工程研究中心西安710072

为了研究具有典型薄壁结构特征的叶片铣削及喷丸加工后残余应力的分布情况,以叶片为研究对象,采用X射线衍射方法,结合叶片具体结构特征,进行针对钛合金叶片对象的三维残余应力测试;依据叶片表面及表层残余应力的测试结果,进行叶片表面... 详细信息

为了研究具有典型薄壁结构特征的叶片铣削及喷丸加工后残余应力的分布情况,以叶片为研究对象,采用X射线衍射方法,结合叶片具体结构特征,进行针对钛合金叶片对象的三维残余应力测试;依据叶片表面及表层残余应力的测试结果,进行叶片表面残余应力及表层残余应力的分析,发现叶片叶背及叶盆表面的残余应力都是残余压应力,且分布没有一致的规律,但叶背及叶盆的残余应力沿深度方向的分布趋势大体是一致的;最后在叶片表面及表层残余应力测试结果的基础上,采用数值拟合的方法,获得了基于叶片三维坐标(x-y-h)分布的残余应力预测经验公式;根据特定测量点残余应力测试结果,验证了喷丸叶片残余应力三维表征经验公式的可行性。

关键词：叶片铣削喷丸残余应力数值拟合三维表征