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《西北工业大学》 2007年
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带冠整体涡轮电火花加工技术研究

廖平强  
【摘要】:带冠整体涡轮叶盘是在同一块材料上加工出叶片和轮盘,其结构轻巧耐用,在提高涡轮性能的同时显著降低了寿命周期费用,是现代航空航天发动机的心脏,是决定整机性能和大修时间间隔的关键部件之一。然而,要在同一块材料上加工出形状复杂、精度要求高的带冠整体涡轮叶盘却给制造技术带来了新的挑战。目前,许多国家都在投入大量的人力物力对带冠整体涡轮叶盘的设计和制造进行研究,期望早日突破此项关键技术,以降低航空航天发动机的综合制造成本,提高整机性能。 电火花加工(EDM)的机理及特点正好适合复杂形状、特殊材料零件的精密加工,已成为带冠整体涡轮叶盘精加工最有效的方法之一。本文在查阅了大量参考文献的基础上首先研究了带冠整体涡轮加工技术的国内外现状和发展,并对电火花加工基本原理、加工特点及加工工艺规律进行了基础研究。 现代涡轮叶片具有扭转、侧斜、变截面等复杂特性,一般无法用解析式表达。本文针对给定叶片若干截面型值点数据、叶冠数据和轮毂数据的情况,利用UG NX对带冠扭叶片整体涡轮叶盘进行了精确的几何造型设计研究。 带冠扭叶片整体涡轮叶盘的电火花加工是复杂电极沿复杂轨迹进给加工的过程。在已知涡轮几何造型的基础上,研究多轴联动的电极进给轨迹优化搜索算法,并基于Matlab的非线性约束、多变量极值优化搜索函数fmincon,给出了一种简便而实用的方法,解决了带冠整体涡轮叶盘多轴联动电火花加工中复杂进给轨迹的优化搜索问题。 在现有条件下对带冠整体涡轮电火花加工进行了基础性实验研究。首先分析了尺寸小、形状复杂的成型电极的加工工艺关键问题,并进行了模拟加工。然后,以平面成型电极进行了整体涡轮叶盘的电火花加工实验。通过实验验证了轨迹搜索方法的正确性;摸索出紫铜加工高温合金的合理电参数;并进行了流体通道的贯通加工实验,分析并解决加工中出现的排屑困难及其它各种问题。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG661

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