基于反向分段加工的整体叶盘变形控制技术研究

针对航空发动机整体叶盘精加工过程中易产生颤振和加工变形的难题,开展了整体叶盘变形控制技术研究,设计出一种基于反向分段加工的光固化辅助支撑夹具。首先依据工件分段刚性化原则说明反向分段加工对于减少工件加工变形的有效性。其次设计了包括压紧块、仿形块、固定板在内的三段式叶盘加工辅助支撑夹具,通过光敏树脂填充仿形块与叶片之间的缝隙,为整体叶盘的加工提供良好支撑。并对夹具支撑性能进行了测试,验证了夹具的可靠性。最后,采用叶盘模拟件进行了反向分段加工验证试验,结果表明,所设计的夹具减小了叶盘截面线加工误差,最大让刀变形量由0.1 mm下降到了0.05 mm,验证了光固化辅助夹具对整体叶盘加工具有较好的变形控制作用。

薄壁件反向分段加工变形控制技术研究

航空发动机叶片等薄壁件,其壁厚薄、刚性差,且结构复杂,在加工过程中极易产生变形、颤振。为了实现薄壁件高精度加工,对反向分段加工理论及辅助夹具进行了研究。反向分段加工保证了加工基准的统一,对于减小薄壁件加工变形具有一定作用。光固化材料辅助支撑为加工提供足够的支撑力的同时避免了装夹变形的引入。某叶片反向分段磨削试验表明反向分段加工及光固化夹具对于减小叶片加工变形,实现薄壁件高精度加工具有显著的效果。

反向分段加工变形控制方法在叶片加工中的应用

发动机叶片多为薄壁复杂结构,铣削加工时极易产生颤振和变形等缺陷,导致叶片加工困难。将反向分段加工理论应用到某型号叶片铣削加工试验的结果表明:该方法降低了叶片加工过程中的偏转和弯曲变形,误差缩小到0.02~0.03mm,获得了较好的加工精度,从而验证了该理论在叶片类薄板件加工中的优越性。该方法可为叶片加工过程中的颤振抑制提供参考。

分段对称反向高斯-约当消元法及其应用

求解变系数方程的高斯消元法与高斯-约当消元法计算原理类似、问题相近,但前者计算速度高于后者。提出分段对称反向高斯-约当消元法,其中包括根据系数矩阵结构特点构成特殊增广阵,以展示和应用元素的变化规律,并分段对上下三角元素消元以大大提高计算效率。对矩阵下三角元素正向消元及对称计算可简化所有下三角元素计算,而对上三角元素反向消元可再省略所有上三角元素计算,而取倒后的对角元素作为规格化因子可大大减少除法计算。根据单位矩阵结构特点,对其规格化或对系数矩阵上下三角元素消元时均仅计算部分对角元素和下三角元素可进一步提高计算效率。所有元素均用四角规则计算而无需计算公式以简化计算和编程。新方法大大减少了高斯-约当消元法中元素的计算,且原理简单、易于编程,可快速求解各种变系数方程,还可利用元素对称性求解常系数的节点阻抗矩阵。与高斯消元法和高斯-约当消元法相比,新方法计算速度大大提高。

近净成形叶片加工变形控制技术研究

基于反向分段加工变形控制方法对传统正向加工和反向分段加工的毛坯余量进行研究。针对近净成形叶片的加工余量小、加工易变形等问题以及高加工精度的需求提出了正反向综合切削的变形控制策略。基于正反向加工工艺对某航发铸造叶片进行磨削加工试验。结果表明,正反向加工工艺能够实现小余量叶片的高精度加工,在近净成形叶片加工中具有一定的优势。

叶片铣削变形控制填充物浇铸变形研究

航空发动机叶片多为薄壁复杂结构,加工时极易产生颤振、变形等缺陷,导致叶片加工困难。众多变形原因中,弹性让刀变形和热变形研究较为深入,而对残余应力引起的变形研究得不够深入,并且变形控制一直缺乏有效的方法。变形的多样性、动态性与复杂性使得弱刚性零件的高精度加工和变形控制成为现代工业中最难解决的技术难题之一。因此,本文对叶片加工变形控制方法中必不可少的填充物浇铸工艺进行了系列研究,针对多个因素进行了对照试验,分析其对浇铸变形和表面质量的影响规律,为之后的反向分段和单端应力释放技术提供技术支持。