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《南京航空航天大学》 2016年
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钛合金整体叶盘型面电解加工技术研究及机床装备研制

陈学振  
【摘要】:整体叶盘是新一代航空发动机的核心零部件。整体叶盘将叶片与轮盘设计为一体,简化了发动机结构,零部件数量和重量显著减少,同时消除了榫槽与叶片的摩擦,提升了发动机的推重比。整体叶盘多采用镍基高温合金和新型钛合金等难铣削加工的材料,且结构复杂、叶片型面精度要求高,因此其制造成本高、周期较长。电解加工具有不受金属材料力学性能限制、无工具损耗、加工效率高、无再铸层、无残余应力和微裂纹等优点,已经成为航空复杂零部件的重要加工方法。本文针对新型钛合金Ti60(Ti–5.6Al–2Zr–4.8Sn–1Mo–0.35Si–0.7Nd)整体叶盘的精密电解加工技术开展研究,掌握了钛合金Ti60的电化学溶解特性,研制了新型整体叶盘电解加工装备,实现了Ti60整体叶盘的精密电解加工,具体研究内容如下:1)掌握了高温钛合金Ti60的电化学溶解特性。针对钛合金Ti60进行了电化学测试,通过极化曲线和E-t曲线的检测结果,优化了电解液的主要成分,确定了主要加工参数范围;分析了钛合金Ti60的电解加工特性,对比钛合金Ti40和TC4,通过研究不同置换元素和组织的差异对电解加工的影响,掌握了钛合金Ti60的电解加工性能,获得了不同电流密度与钛合金加工表面形貌的关系。2)承担了整体叶盘型面电解加工机床的主要研制工作,重点完成了机床总体结构和控制系统设计。为进一步提升整体叶盘型面的电解加工精度和提高加工的稳定性,设计了两套依托空心立柱的二维自由度运动平移台结构,用于工具阴极的相向进给;为保证进给方向的最优化,设计了可倾回转工作台;为实现两运动平移台的同轴相向进给,控制系统采用了双通道结构;采用了电解液高精密膜过滤系统和高频脉冲电源,精确控制电解液和电解电源的各项参数,提升了整体叶盘型面电解加工系统性能,最终实现了机床装备的安装、调试和试运行。3)提出了叶盘型面电解加工全过程的电流控制方法。在整体叶盘型面精密电解加工过程中,如何控制重复精度一直是难点所在。通过基于电流控制的思想,全程控制电流这一重要参数,使其在多次加工中基本保持一致,从而提高型面加工的重复精度。开展了电流控制方法的理论分析,掌握了工具进给速度和电流变化的对应关系,形成了加工过程中电流调控策略,设计了以电解加工电流为调控目标的实时运动调节系统。针对钛合金Ti60整体叶盘开展了一系列对比试验研究,结果表明该电流控制方法有效地提升了型面的重复精度。4)开展了钛合金Ti60整体叶盘电解加工试验研究,并完成了整体叶盘试验件的制造。采用本文所研制的电解加工机床装备系统,精确控制电解液的温度、浓度、电解电源电压、频率、占空比和电解液进出口的压力,对整体叶盘扇段件进行了试验,修正工具阴极,保证加工的稳定性和叶身的重复精度。进行了钛合金Ti60整体叶盘完整试验件的电解加工,并对加工完成的叶盘型面进行精度和粗糙度检测,试验结果表明以上研究方法和机床装备可以实现钛合金Ti60整体叶盘的精密电解加工。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG662

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭峰;刘德林;梁伟;俞伯良;刘昌奎;;TC17钛合金叶盘破裂分析[J];失效分析与预防;2015年01期
2 吴辉;孙敏;杨燕;;线性摩擦焊技术研究进展[J];焊接技术;2014年07期
3 于长春;;电解磨削的运用及发展前景[J];黑龙江科技信息;2014年18期
4 杨天南;宋成;娄小妍;;薄壁钛合金叶片无余量数控加工技术[J];新技术新工艺;2014年06期
5 张会;王培伟;;缩短复杂钛合金高温合金精铸机匣模具制造周期[J];中国新技术新产品;2014年08期
6 涂冰怡;赵明;商体松;陈养惠;;航空发动机先进结构与关键制造技术[J];航空制造技术;2014年07期
7 张为民;宋学坤;郝小忠;马斯博;;基于特征的开式整体叶盘插铣粗加工刀轴矢量优化生成方法[J];航空制造技术;2014年07期
8 张海艳;张连锋;;航空发动机整体叶盘制造技术国内外发展概述[J];航空制造技术;2013年Z2期
9 孙伦业;徐正扬;朱荻;;镍基高温合金整体叶盘叶栅通道电解加工的成形精度控制[J];机械科学与技术;2013年08期
10 侯增选;郭超;赵宁;杨大勇;;整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工编程[J];大连理工大学学报;2013年04期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 范会玉;;整体涡轮盘双级叶片电解加工提高叶片表面质量的工艺研究[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年
2 杨卫东;陆兴元;陈波;;小通道钛合金轮盘电解工艺试验[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 徐正扬;发动机叶片精密电解加工关键技术研究[D];南京航空航天大学;2008年
2 徐惠宇;微细电解加工系统及其相关工艺的研究[D];南京航空航天大学;2005年
3 陈远龙;电解加工工艺参数数据库及电解加工基本工艺规律研究[D];合肥工业大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 邢俊;微小孔电火花—电解复合加工机床结构设计及工具电极损耗研究[D];南京航空航天大学;2016年
2 吕程辉;整体叶轮的五轴高速铣削加工工艺优化[D];同济大学;2007年
3 杨振朝;整体涡轮电火花加工工艺研究[D];西北工业大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 张温馨;姚渭;刘莹莹;王磊;;异种合金的连接工艺特征及其界面的组织性能[J];材料导报;2015年21期
2 罗皎;李淼泉;;高性能整体叶盘制造技术研究进展[J];精密成形工程;2015年06期
3 蔡剑;刘嘉;赵龙;;复杂曲面电解加工阴极空间进给方向优化方法研究[J];机械科学与技术;2015年12期
4 陈真;刘献礼;程耀楠;丁明娜;吴雪峰;;整体叶盘复合铣削参数优化系统的研究[J];哈尔滨理工大学学报;2015年05期
5 唐霖;范植坚;干为民;杨森;;正交与灰关联分析的电火花精加工多目标参数优化研究[J];西安工业大学学报;2015年06期
6 焦华宾;莫松;;航空涡轮发动机现状及未来发展综述[J];航空制造技术;2015年12期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 方明;高频脉冲电化学精密加工多场耦合理论与工艺研究[D];合肥工业大学;2017年
2 张彦;微小孔电火花—电解复合加工基础研究[D];南京航空航天大学;2016年
3 陈学振;钛合金整体叶盘型面电解加工技术研究及机床装备研制[D];南京航空航天大学;2016年
4 刘佳;叶片复杂曲面原位测量关键技术研究[D];吉林大学;2016年
5 马玉钦;真空吸渗挤压2D-C_f/Al复合材料及异型件制备研究[D];西北工业大学;2016年
6 王福元;整体叶轮叶片型面数控电解精加工的若干关键技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
7 徐庆;整体叶盘多通道电解加工关键技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
8 傅秀清;球形阴极数控电解加工关键技术研究[D];南京农业大学;2010年
9 王维;群小孔电解加工的关键技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
10 罗红平;纳秒脉宽脉冲电化学微加工机床关键技术研究[D];湖南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周峰;整体叶轮的逆向造型及数控仿真加工[D];湖北工业大学;2017年
2 陈平浪;离心叶轮五轴加工干涉和加工变形的耦合分析与控制[D];湘潭大学;2017年
3 宋龙;基于UG五轴联动数控机床后置处理器的研发和仿真加工[D];武汉工程大学;2017年
4 许少坤;面向特征的整体叶轮多轴铣削刀轨规划与优化[D];昆明理工大学;2017年
5 丁飞;微小孔冰层反衬电火花—电解复合加工方法及试验研究[D];南京航空航天大学;2017年
6 秦鹏;钛合金TC4混气电解加工基础试验研究[D];南京航空航天大学;2017年
7 张荣辉;叶片进排气边电解加工交叉型阴极设计与试验研究[D];南京航空航天大学;2017年
8 杜攀;异形通道结构精密电解加工技术工程应用研究[D];南京航空航天大学;2017年
9 杨之宝;整体叶轮类零件数控加工关键技术研究[D];沈阳理工大学;2017年
10 陈喜庆;抽水蓄能模型转轮整体数控加工技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王颖;金辉;孙梅;;线性摩擦焊设备液压伺服系统的设计[J];机床与液压;2012年15期
2 高波;杜随更;刘明朗;马朝杰;;线性摩擦焊机液压伺服振动系统数字PID控制方法研究[J];科学技术与工程;2012年11期
3 刘晓;康小明;赵万生;;闭式整体涡轮叶盘多轴联动电火花加工电极运动路径规划[J];电加工与模具;2012年01期
4 史耀耀;段继豪;张军锋;董婷;;整体叶盘制造工艺技术综述[J];航空制造技术;2012年03期
5 姚希珍;胡泽;;钛合金整体叶盘线性摩擦焊技术综述[J];航空制造技术;2011年16期
6 刘阳;叶洪涛;张军;穆辉;;航空用镍基高温合金切削现状研究[J];航空制造技术;2011年14期
7 李远波;刘国跃;郭钟宁;王贺宾;;电化学与磨削复合加工技术研究现状[J];组合机床与自动化加工技术;2011年02期
8 郭海萍;周梦慰;郭德伦;张田仓;;基于Client/Server模式的线性摩擦焊数据库系统开发[J];航空制造技术;2010年20期
9 王福元;徐家文;赵建社;;整体叶盘电解扫掠成形精度分析及误差补偿[J];东南大学学报(自然科学版);2010年05期
10 李晶;张田仓;孙成彬;;钛合金线性摩擦焊残余应力测试[J];航空制造技术;2010年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王蕾;发动机叶片高精度电解加工阴极设计系统及实验研究[D];南京航空航天大学;2006年
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1 刘欣;无再铸层小孔电火花—电解组合加工工艺研究[D];南京航空航天大学;2014年
2 郑春花;电火花分层铣削加工电极损耗预测技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
3 刘云飞;无再铸层小孔的电加工组合工艺试验研究[D];南京航空航天大学;2007年
4 辛凤兰;高质量激光打孔技术的研究[D];北京工业大学;2006年
5 敖志强;航空薄壁件铣削加工变形分析与试验研究[D];西北工业大学;2006年
6 胡海滨;叶片四轴清根加工算法及工艺优化方案研究[D];西北工业大学;2005年
7 李冬林;电铸铜电火花工具电极损耗的研究[D];南京航空航天大学;2005年
8 单晨伟;叶片类零件螺旋铣削切触点轨迹规划问题研究[D];西北工业大学;2004年
9 苏云玲;三元整体叶轮的几何造型与五坐标数控加工[D];大连理工大学;2004年
10 韩光臣;电火花铣削加工技术及计算机仿真研究[D];西北工业大学;2002年
【相似文献】
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1 李小彪;谷雪花;徐欣;;整体叶盘叶片自动化抛光颤振抑制技术[J];航空制造技术;2017年08期
2 赵文明;沈琦;王兵;刘战强;;整体叶盘铣削数控编程与加工技术[J];航空制造技术;2017年15期
3 王松涛;武鹏飞;;整体叶盘的表面完整性研究[J];机械;2017年08期
4 张孝玲;王海亮;;钛合金整体叶盘数字射线检测技术研究[J];无损探伤;2017年04期
5 石鑫;;现代航空发动机整体叶盘及其制造技术[J];科技展望;2016年04期
6 杨金发;张军;李家永;卢成玉;杨万辉;赵天杨;;整体叶盘加工技术探索与实践[J];航空制造技术;2015年12期
7 史耀耀;段继豪;张军锋;董婷;;整体叶盘制造工艺技术综述[J];航空制造技术;2012年03期
8 王卫国,古远兴;树脂基复合材料在整体叶盘结构设计中的应用[J];燃气涡轮试验与研究;2000年04期
9 王梅,杜文军,古远兴;带复合材料箍环的整体叶盘结构振动分析[J];燃气涡轮试验与研究;2000年04期
10 刘家富;整体叶盘结构及制造工艺[J];航空科学技术;1998年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何玉怀;刘丽玉;姜涛;;整体叶盘叶片裂纹分析[A];北京力学会第二十二届学术年会会议论文集[C];2016年
2 郑媛;孙智君;闫达;张涛;;整体叶盘叶片裂纹分析[A];2013年全国失效分析学术会议论文集[C];2013年
3 曹成新;张立艳;;风扇整体叶盘叶片外形铣加工刀具的选择[A];第十二届沈阳科学学术年会论文集(理工农医)[C];2015年
4 黄进;汪洋;马孜;刘滨春;;一种航空发动机整体叶盘在线检测新技术[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第五分册)[东南大学学报(增刊)][C];2009年
5 何坚;朱红钢;刘秀梅;;整体叶盘振动光饰加工技术[A];2010年“航空航天先进制造技术”学术交流论文集[C];2010年
6 赵辞;李家永;周金泉;;小型弱刚性整体叶盘制造技术研究[A];第十五届中国科协年会第13分会场:航空发动机设计、制造与应用技术研讨会论文集[C];2013年
7 刘梦夏;左勇;何学军;赵静;马晓苏;;发动机整体叶盘的光学测试技术[A];第十二届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2008年
8 郑媛;孙智君;张涛;闫达;;整体叶盘叶片裂纹分析[A];陕西省机械工程学会理化检验分会第九届年会论文集[C];2013年
9 蔡显新;刘扬;金向明;;整体风扇叶盘的6SIGMA设计[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年
10 辛健强;王建军;李其汉;;科氏力对叶盘结构振动特性的影响分析[A];第二十三届全国振动与噪声控制学术会议论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 中国工业报记者 杨红英;航空整体叶盘加工对刀具提出新要求[N];中国工业报;2016年
2 本报通讯员 吴蔚 李萌;民营企业的“航空梦”[N];中国国门时报;2015年
3 徐泽龙 田宁;大集团育新机 扬激情共努力[N];中国航空报;2005年
4 记者 樊华;投产后年产值将达3.5亿元[N];西安日报;2012年
5 兑宝峰;明镜[N];中国花卉报;2004年
6 中航工业制造所 程小元;精密振动电解[N];中国航空报;2014年
7 任宏;萝卜花菜叶盘中“喧宾夺主”[N];北京商报;2008年
8 江苏经济报记者 陈蕊;无锡民企进“军”高端制造[N];江苏经济报;2015年
9 本报记者 韩宵宵;埃马克:整体叶盘多轴联动 数控精密电解加工技术满足未来需求[N];中国航空报;2013年
10 肖傲霜 陆春华;GE蓝弧技术使削铁如泥成为现实[N];中国电力报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈学振;钛合金整体叶盘型面电解加工技术研究及机床装备研制[D];南京航空航天大学;2016年
2 陈玉刚;整体叶盘振动特性分析与硬涂层阻尼减振设计研究[D];大连理工大学;2017年
3 张海涛;航空发动机整体叶盘原位自动测量技术研究[D];天津大学;2017年
4 王红建;复杂耦合失谐叶片—轮盘系统振动局部化问题研究[D];西北工业大学;2006年
5 肖贵坚;整体叶盘型面开式砂带精密磨削方法及其实验研究[D];重庆大学;2016年
6 徐庆;整体叶盘多通道电解加工关键技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
7 张亮;航空发动机叶片轮盘系统振动特性及多场耦合力学特性研究[D];东北大学;2013年
8 赵磊;航空发动机整体叶盘的测量[D];天津大学;2012年
9 寇海江;复杂故障航空发动机盘片轴系统动力特性及多场耦合研究[D];东北大学;2014年
10 张学秋;航空发动机整体叶盘焊接变形的理论研究与虚拟优化[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王爱华;涡轮叶盘疲劳—蠕变耦合失效可靠性分析[D];哈尔滨理工大学;2018年
2 曹思林;整体叶盘数控砂带磨削关键技术研究[D];重庆理工大学;2018年
3 刘建鑫;闭式整体叶盘五轴数控加工技术的研究[D];西京学院;2016年
4 曾海楠;非线性失谐叶盘振动局部化特性研究[D];天津大学;2014年
5 王中富;整体叶盘技术在某型压气机中的应用研究[D];电子科技大学;2010年
6 程荣凯;整体叶盘型面磨削加工工艺研究[D];重庆大学;2014年
7 李帅;含呼吸式裂纹的叶盘系统动态特性研究[D];中南大学;2012年
8 刘海波;高温合金整体叶盘精密电解加工技术研究[D];大连理工大学;2017年
9 黄强;含拉筋叶盘系统的固有特性及振动局部化问题研究[D];中南大学;2012年
10 齐文;整体叶盘磨削工具系统研究[D];吉林大学;2012年
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