三元流闭式叶轮数控电火花加工技术研究

 吴彦农. 三元流闭式叶轮数控电火花加工技术研究[D]. 南京航空航天大学 2012

【摘要】 三元流闭式叶轮零件强度、刚性好，工作效率、可靠性高，越来越多应用于航空航天及先进透平机械领域。但是，三元流闭式叶轮结构复杂、可加工性差，且有些零件采用难切削材料，其整体制造已成为当今世界先进制造领域中正在力求解决，可尚未解决好的技术难题。在已经进行的较大尺寸的三元流闭式叶轮组合电加工技术的研究基础上，对小尺寸、具有大叶片与分流叶片间隔分布结构、流道更加弯扭的三元流闭式叶轮电火花整体制造工艺进行研究，通过分析三元流闭式叶轮的结构特点及加工难点，针对三元流闭式叶轮中的闭式复杂型腔（叶间流道）的加工难点，拟定了适合于闭式复杂三元流道的数控电火花加工工艺方案；制定了分区域、多电极、多工序的数字化电火花加工工艺路线。重点研究了三元闭式流道数控电火花加工工艺的若干关键技术，包括加工区域的划分，摇动加工方式的选择，对应多个近成形工具电极的设计制造，工具电极专用工装夹具设计制造，加工工序安排及工序余量分布，工序间数控程序的协调。基于制造技术集成创新理念，将数控电火花加工工艺与数字化制造进行技术集成，其核心为数字化建模与加工过程模拟仿真。在整个设计和工艺流程中充分利用数字化技术，采用统一的工艺基准和数据传递，建立了统一的数字模型，在CAD软件平台上利用二次开发的仿真模块，实现工具电极与工装夹具的动态装配，并对电火花加工过程进行仿真，从而实现工具电极以及加工轨迹的快速、精准设计，有效提高了工艺设计效率，减少了试验工作量。在工艺技术研究的基础上，试制加工了小型带有分流叶片复杂流道的三元流闭式叶轮，通过实际试制加工，对工艺参数的选择、夹具安装定位、电极精确对刀、加工结果的数字化检测及数据处理等关键问题进行了实践验证；最终试制加工的三元流闭式叶轮精度检测，符合设计要求。