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基于特种加工的微型压气机的设计与加工技术研究

张熹焱  
【摘要】: 电火花(EDM)加工技术在加工难加工金属材料(如镍合金、钛合金等)方面,有着传统机械加工无法比拟的优势:不受加工材料硬度、强度等方面的影响,残余应力小等等。在微小三维型面的加工中,由于微小成形电极极难甚至无法制作,加之在微细电火花加工时电极损耗严重,此时采用简单形状电极的微细电火花铣削技术是适宜的。 MEMS技术、微加工技术的发展,使得微型涡轮喷气发动机(Micro Turbine Engine,MTE)的制造成为可能。本文参考大型涡轮发动机的设计准则以及国内外设计成功的微型涡轮盘的形状,设计了用于微型涡轮发动机的微型压气机,并且使用FLUENT软件对压气机动叶内气体流动状况进行了仿真,得到了比较理想的结果,根据仿真结果对压气机静叶叶型进行了优化,最后对优化后的压气机静叶内气体流动情况进行了仿真,得到了压气机压比为2.3。 本文中微型压气机的加工使用三菱电火花成型机床EA8,分别在镍合金和钛合金上加工动叶和静叶。先在两种材料上做工艺实验,各得到一组比较理想的加工参数;受电火花加工的特点影响,UG软件生成的数控程序并不能完全适用于电火花铣削,对压气机的加工采用分层铣削,本文编制了电极损耗的补偿程序,每加工完一层进行一次电极补偿;最后的加工效果比较理想,由于动叶工件表面的水平度没有保障,所以最后在动叶径向一个方向上有欠切残壁出现,在确保水平度后的静叶加工中没有出现类似情况;最后本文探讨了一下电解电火花复合加工微型压气机的可行性,对今后的工作提出了一些意见。


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