带冠整体涡轮盘电火花加工CAD/CAM技术

叙述了作者研发的带冠整体涡轮盘电火花加工专用CAD/CAM系统——BliskCad/Cam。该系统解决了电极设计与制造、加工轨迹搜索、加工仿真与精度检测等技术难题。对某航空发动机的带冠整体涡轮盘进行的实验结果表明,BliskCad/Cam完全能够满足加工精度要求,并缩短加工准备时间50%以上。

带冠整体涡轮盘电火花加工专用CAD/CAM系统开发

针对带冠整体涡轮盘电火花加工存在的难题,在UG平台上开发了带冠整体涡轮盘电火花加工专用CAD/CAM系统——BliskCad/Cam,实现了计算机辅助涡轮盘自动化参数化三维重构、电极智能化参数化设计与制造、加工轨迹搜索、加工过程仿真、加工精度检测等功能.通过加工实验对系统的正确性和实用性进行了验证,加工出满足设计要求的带冠整体涡轮盘样件.

整体涡轮盘电火花加工电极设计及运动研究

论述了带叶冠扭曲叶片整体涡轮盘的几何造型的方法，提出了利用微分几何中曲率干涉的概念及GBS外推法设计无干涉整体涡轮盘电火花精加工电极计的算法，根据流道曲面创成中形成共轭曲面的基本条件，研究了电极在创成流道曲面中的运动轨迹和位姿确定，通过实例验证了所提出的流道曲面创成思想的正确性及精加工电极设计的可行性。

带冠整体涡轮盘电火花加工成形电极的设计与制造

以带冠整体涡轮盘电火花加工专用CAD/CAM系统(BliskCad/Cam)为辅助工具,详细介绍了某带冠整体涡轮盘电火花加工成形电极的设计和制造工艺,通过加工实验,得到满足精度要求的成形电极。

带叶冠扭曲叶片整体涡轮盘在发动机中的应用前景

分析了整体涡轮盘技术和扭曲叶片技术的发展和应用，并讨论了带叶冠扭曲叶片整体涡轮盘技术的应用前景．

整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工编程

大扭曲叶型带冠整体涡轮叶盘结构复杂,五坐标数控电火花加工中成型电极与加工工件极易发生干涉,成型电极进给轨迹复杂.针对上述问题,采用逆向搜索算法搜索成型电极进给轨迹.利用通道内相邻叶盆曲面、叶背曲面设计成型电极,由逆向搜索算法平移和旋转成型电极,再进行干涉检测;若无法得到合理加工轨迹,可减小成型电极厚度,重复该过程,直至成型电极安全退出,同时得到成型电极最优厚度.控制成型电极平移及旋转步长,生成密度合理的NC加工轨迹.系统验证表明,生成的NC加工轨迹优化、密度合理,成型电极厚度优化.

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

多轴联动电火花加工作为闭式整体涡轮叶盘的主流加工方法,其电极运动路径规划至关重要。为此,提出了一种电极运动路径规划的方法,使电极尽可能沿涡轮叶盘流道中心曲线运动,获得电极的最佳位置姿态。基于该方法,对某闭式整体涡轮泵叶轮进行了电极设计与电极运动路径规划,加工试验结果证明了该方法在加工效率与成本上的整体优势。

基于压缩Voxel模型的整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工仿真验证

提出了基于压缩Voxel模型的整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工仿真、验证新方法.该方法首先构造整体涡轮叶盘仿真工件、成型电极压缩Voxel模型,再根据数控加工轨迹构造成型电极扫描体,最后在三维虚拟空间完成加工过程仿真.利用Marching Cubes方法提取仿真工件表面三角网格,增强了仿真工件显示质量和速度.通过仿真工件压缩Voxel模型与标准CAD模型的三维对比实现了仿真结果分析验证.该方法在某航天火箭发动机整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工编程仿真与验证中得到了应用,效果良好.

双级带冠整体涡轮叶盘数控电火花加工路径规划

由于双级带冠整体涡轮叶盘具有结构通道狭小、叶片扭曲的特点,传统数控加工时刀具可达性差,多轴数控电火花加工是其主要的加工方法。针对在电火花加工过程中成型电极复杂、路径规划困难等问题,采用逆向搜索算法进行轨迹规划。首先,完全填充叶盘相邻叶片通道,其次,在对电极减厚的基础上,使电极在通道内进行平移和旋转运动,进行干涉检查及电极厚度优化,直至生成优化成型电极或剖分电极及相应电火花加工轨迹。通过验证,表明设计的电极在双级带冠整体涡轮叶盘的数控电火花加工中可行,路径规划合理。

基于Solidworks平台的涡轮盘专用CAD/CAM系统开发

带冠整体涡轮盘具有高效率、高可靠性等许多优点,其流体通道属半封闭结构,叶片弯扭,叶盆和叶背均是自由曲面,难以加工制造。针对整体涡轮盘的电火花加工方法存在的问题,对Solidworks进行二次开发,建立了一套整体涡轮盘专用CAD/CAM系统,实现了计算机辅助涡轮盘三维重构、电极设计与制造、加工轨迹优化搜索和加工仿真等功能。通过典型零件的加工实例,验证了整体涡轮盘专用CAD/CAM系统的应用性能。

整体涡轮通道加工方法的研究

通过对带弯扭叶片整体涡轮盘加工状况的分析，提出了采用成形电极靠模加工的方案，并讨论了该方案中成形电极的设计、成形电极进给路径确定等关键性技术问题。

带冠涡轮叶盘弯扭通道中复杂电极的进给轨迹

整体涡轮叶盘精加工是决定叶盘最终几何精度的关键技术 ,电火花加工 (EDM)则是涡轮叶盘精加工的有力手段。在涡轮叶盘EDM精加工中电极的设计的基础上 ,进行了电极在带冠叶盘弯扭狭窄通道中无干涉进给轨迹的搜索 ,其中的核心问题是电极运动约束条件的确定。

超瞬态凝固增材制造梯度整体涡轮叶盘用高温合金粉末特性研究:盘体用合金粉末

针对超瞬态凝固增材制造梯度整体涡轮叶盘用高温合金粉末特性开展研究。根据合金的承温能力和JMatPro相平衡计算结果,分别选用GH4169和K418合金作为盘体心部和轮盘边缘部位材料,DZ4125合金作为叶片材料。采用真空感应熔炼氩气雾化制粉(VIGA)制备高温合金粉末,机械筛分至53~105μm粒度范围,采用差示扫描量热仪(DSC)、场发射扫描电镜(FESEM)、电子探针(EPMA)、激光粒度仪、动态图像粒度粒形分析仪以及综合粉体性能测试仪对高温合金粉末的相变温度、显微组织、元素偏析行为、粒度、粒形、松装密度、振实密度和流动性进行了系统表征。结果表明:K418合金固液温度范围比GH4169合金窄,K418合金的γ′和MC碳化物的开始析出温度均比GH4169高,过渡区(GH4169+K418)混合成分合金主要强化相的析出温度介于GH4169和K418这2种合金之间。GH4169和K418合金粉末形貌主要为球形和近球形。表面和截面显微组织主要呈树枝晶结构,所含元素中偏析倾向较强的元素有Ti、Nb、Zr和Mo,均富集分布于枝晶间,而偏析倾向弱的元素包括Ni、Cr、Fe和Al。高温合金粉末元素偏析类型与铸造镍基高温合金相近,但粉末组织更为细小均匀。激光衍射和动态图像分析法测得的粉末粒度值接近,GH4169的D_(50)分别为79.1和76.2μm,K418的D_(50)分别为67.8和65.6μm。动态图像法测得2种合金均具有较好的球形度,GH4169和K418的SPHT均值分别为0.91和0.90。GH4169和K418合金粉末具有相近的松装密度、振实密度和流动性,其松装和振实密度分别达到合金理论密度的50%和60%,压缩度在13.3%~15.5%范围,粉末具有较好的流动性(18.5~20.4 s·(50 g)^(-1))。

涡轮盘/榫整体结构优化设计方法

考虑到榫联接和轮盘子午面在结构设计时的相互影响,针对典型的枞树型榫联接,提出了通用的榫联结构/轮盘子午面分步优化设计、总体协调的涡轮盘/榫整体结构优化设计方法.基于ANSYS优化平台及参数化建模技术,筛选了优化设计变量,以涡轮盘/榫整体结构总质量最小为优化目标,以涡轮盘/榫联结构关键应力为约束,建立了涡轮盘/榫整体结构优化设计的数学模型.通过对某型发动机涡轮盘和榫联结构设计方案进行结构优化设计,在满足所有几何约束及强度要求的条件下,二齿及三齿盘/榫结构优化后总质量都有明显降低,说明涡轮盘/榫整体结构优化设计方法的合理性;且二齿盘/榫结构的总质量较三齿盘/榫结构明显减小,榫槽底部最大第一主应力也明显降低.任意榫齿数可选的通用涡轮盘/榫整体结构优化设计方法及平台可适用于不同涡轮的结构设计,具有较强的工程实用性.

超瞬态凝固增材制造梯度整体涡轮叶盘用高温合金粉末特性研究Ⅱ:叶片用合金粉末

对超瞬态凝固增材制造梯度整体涡轮叶盘高温合金叶片用合金粉末特性开展研究。根据合金的承温能力和JMatPro相平衡计算结果,选用DZ4125作为叶片材料,K418作为叶盘轮缘部位材料。采用真空感应熔炼氩气雾化制粉(VIGA)制备DZ4125高温合金粉末,筛分至53~105μm粒度范围,采用差示扫描量热分析(DSC)、场发射扫描电镜(FESEM)和能谱(EDS)、激光粒度仪、动态图像粒度粒形分析仪以及综合粉体性能测试仪对DZ4125高温合金粉末的相变温度、显微组织、析出相成分、元素偏析行为、粒度、粒形、松装密度、振实密度和流动性进行系统表征。结果表明:DZ4125比K418合金的固液凝固温度范围宽,过渡区DZ4125+K418混合成分合金其液相线温度和MC碳化物开始析出温度介于2种合金之间,γ′开始析出温度与2种合金相当。DZ4125合金粉末形貌主要为球形和近球形,表面和截面显微组织主要呈树枝晶结构。所含元素中偏析倾向较强的元素有Hf、Ta、Ti、Mo和W,而偏析倾向弱的元素包括Ni、Co、Cr和Al。粉末内部枝晶间区分布有细小的MC碳化物,尺寸约为200nm。激光衍射和动态图像分析法测得的DZ4125粉末粒度值接近,中位径D50分别为70.2和72.8μm。动态图像法测得DZ4125合金粉末具有较好的球形度,SPHT(球形度)和b/l(长径比)均值分别为0.91和0.86。所选DZ4125高温合金粉末具有较好的松装密度、振实密度和流动性,其松装和振实密度分别达到合金理论密度的52%和63%,压缩度为17.7%,且粉末具有较好的流动性(20.79 s·(50 g)^(-1))。

电火花加工成型电极的研究

文章在分析带冠弯扭叶片整体涡轮盘加工状况的基础上 ,提出了采用成型电极靠模加工带冠弯扭叶片整体涡轮盘通道的加工方案 ,并讨论了该方案中整体涡轮盘通道几何造型、成型电极设计方案和加工工艺。

北京电加工所推出N850五轴联动电火花成形机床

北京市电加工研究所（北京迪蒙机电新技术公司）推出的N850五轴联动精密数控电火花成形机床，适用于航空、航天等精密复杂零部件的成型加工，如：喷气式发动机涡轮盘、涡轮机匣、涡轮盘压气机转子、带冠整体涡轮盘等；铝合金、钛合金、耐热合金、低膨胀合金及合金结构钢等特殊材料的加工具有优良效果，可实现窄槽、窄缝、深腔、异型肓孔、内腔侧向盲孔等特殊形状加工的工艺要求；