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整体叶盘作为一种新型结构部件,逐渐取代传统的叶盘结构,在航空发动机中起到越来越重要的作用。整体叶盘将盘体和叶片结合为一体,省去了传统连接用的榫头及榫槽,减少了零件个数,使结构大大简化,重量减轻,可靠性增强。由于整体叶盘多采用高强度、高硬度材料,精度要求高,其制造面临越来越多的困难,采用传统的机械加工方法往往无法满足现代航空发动机整体叶盘的要求。 电解加工技术具有加工效率高、工具无损耗、加工表面质量好等优点,已成为航空发动机整体叶盘的重要加工方法之一。整体叶盘电解加工工艺一般分为两步:叶栅通道预加工和叶片型面精加工。叶栅通道预加工作为第一道工序,主要目的是去除工件毛坯绝大部分材料且加工出具有一定余量和精度的叶片毛坯。本文即针对较大尺寸叶栅通道的电解预加工方法开展研究,以整体叶盘大尺寸扭曲通道为加工对象,开展了一系列研究,主要有以下内容: (1)通过分析特定整体叶盘叶栅通道叶身长、扭角大的复杂结构特点,采用了旋转进给电解加工的加工方式;结合电解加工基本规律,分析进给路径及干涉情况,确定了最优进给方向;以余量均匀为准则,提出一种阴极加工刃曲线的优化设计方法,结合加工进给规律,采用优化设计方法设计了工具阴极侧面轮廓,实现了扭曲通道工具阴极优化设计。 (2)模拟整个加工过程中的特殊加工位置,分析了扭曲通道旋转进给电解加工流场的特殊性;设计了随动封水罩及密封装置,解决了工具阴极旋转进给过程中的电解液密封问题;建立整个加工过程中特殊加工位置的流道模型,使用仿真软件进行模拟仿真,通过数值结果分析,确定了0.9MPa的进口压力,满足了扭曲通道旋转进给电解加工流场需要。 (3)采用旋转进给专用夹具,进行了大尺寸扭曲通道验证性工艺试验,结果表明:优化设计的工具阴极可以满足加工要求,且保证叶盆、叶背余量均衡;采用不同的进给速度进行工艺试验,速度提高至0.6mm/min,提高了加工效率,分析了通道余量分布规律;以余量均匀为准则,对工具阴极加工刃进行进一步优化,加工出了完整的叶栅通道扇段工件,结果表明:除叶根部位余量差较大外,其余部位余量较为均匀,叶根处叶盆、叶背余量差为2.58mm、2.75mm,叶型其余部分叶盆、叶背余量差为1.92mm、2.07mm。叶盆、叶背最小余量为2.67mm、2.68mm,试验结果有助于实现大尺寸扭曲通道叶型的后续精密电解加工。