CN109693007A - 一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法 - Google Patents
一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109693007A CN109693007A CN201811544959.6A CN201811544959A CN109693007A CN 109693007 A CN109693007 A CN 109693007A CN 201811544959 A CN201811544959 A CN 201811544959A CN 109693007 A CN109693007 A CN 109693007A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- blade disk
- integral blade
- iii
- design
- string
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
本发明公开的一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数设计方法,属于电解加工技术领域。当电解初成型加工具有多个特征截面的整体叶盘时,通过UG软件对加工轨迹参数进行优化,能够快速地完成整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计,得到的轨迹参数能够使得实际截面轮廓曲线比较均匀地将所有设计截面特征曲线包络,并且使分布在各个不同位置的加工余量较均匀,突破了整体叶盘加工轨迹参数的设计难题,便于后续加工,提高了加工效率,保证了加工产品的质量。
Description
技术领域
本发明属于电解加工技术领域,具体涉及一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法。
背景技术
航空发动机的性能直接影响着飞机的飞行性能、可靠性及经济性,被喻为飞机的“心脏”,而整体叶盘作为第四代发动机的重要结构件,采用整体一体化结构替代常规叶盘榫头和榫槽的连接,使叶盘结构大大简化,避免了榫头、榫槽连接部位的损伤而导致的隐患,提高了发动机工作效率,增强了叶盘的可靠性与耐久性。但同时采用一体化的整体结构给叶盘的加工工艺带来了很大的挑战,目前国内整体叶盘叶片的加工一直采用进口五坐标加工机床完成,但整体叶盘的叶型结构复杂,通道窄、叶片薄、弯扭大、易变形,且加工精度要求高,且整体叶盘的材料都为钛合金、高温合金等难加工材料,工艺实现性差,刀具切削磨损严重,刀具切削寿命短,导致整体叶盘铣削加工制造难度大,致使整体叶盘的加工周期长,效率低,生产成本高,这已成为制约发动机整体叶盘批量生产的主要瓶颈,因此亟需拓宽整体叶盘叶片加工的工艺途径,寻求并探索出适用于整体叶盘加工的高效、低成本加工方法,降低整体叶盘叶片的加工周期和生产成本。
电解初成型加工是通过借助成型工具阴极,将阴极型面复制到工件上,达到成形的目的。与传统数控铣削相比,电解初成型加工过程无热应力和加工应力产生,且工件表面无重铸层,加工效率较传统数控铣削高3~5倍,成本较传统数控铣削低80%,在批量生产中电解初成型加工优质、高效的优势更加突出。而整体叶盘的结构复杂,合理地设计整体叶盘电解初成型的加工轨迹,对整体叶盘的加工质量起着决定性的作用。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法,优化了电解初成型加工的轨迹参数,使整体叶盘的实际加工截面与各个设计截面均匀包络,便于后续加工,提高了加工效率,保证了加工产品的质量。
本发明是通过以下技术方案来实现:
本发明公开了一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法,是利用UG软件进行的,包括以下步骤:
步骤1:将整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ投影至平面M上,形成二维闭环曲线图LⅠ;
步骤2:作设计截面特征曲线Ⅰ的弦线TⅠ,并过弦线TⅠ的中点OⅠ作弦线TⅠ的垂线JⅠ;作二维闭环曲线图LⅠ的弦线WⅠ,并过弦线WⅠ的中点PⅠ作弦线WⅠ的垂线KⅠ;
步骤3:使中点OⅠ与中点PⅠ重合,垂线JⅠ与垂线KⅠ重合;分别测量中点OⅠ与中点PⅠ在X、Y、Z方向上的分量距离(SXⅠ、SYⅠ、SZⅠ),垂线JⅠ与垂线KⅠ的夹角α1;
步骤4:将设计截面特征曲线Ⅱ、Ⅲ……N投影至平面M上,分别形成二维闭环曲线图LⅡ、LⅢ……LN;作设计截面特征曲线Ⅱ、Ⅲ……N的弦线TⅡ、TⅢ……TN,并过弦线TⅡ、TⅢ……TN的中点OⅡ、OⅢ……ON作弦线TⅡ、TⅢ……TN的垂线JⅡ、JⅢ……JN;作二维闭环曲线图LⅡ、LⅢ……LN的弦线WⅡ、WⅢ……WN,并过弦线WⅡ、WⅢ……WN的中点PⅡ、PⅢ……PN作弦线WⅡ、WⅢ……WN的垂线KⅡ、KⅢ……KN;通过平移、旋转,分别使中点OⅡ、OⅢ……ON和中点PⅡ、PⅢ……PN重合,垂线JⅡ、JⅢ……JN和垂线KⅡ、KⅢ……KN重合;再分别测量出中点OⅡ、OⅢ……ON分别与中点PⅡ、PⅢ……PN在X、Y、Z方向上的分量距离(SXⅡ、SYⅡ、SZⅡ)、(SXⅢ、SYⅢ、SZⅢ)……(SXN、SYN、SZN),垂线JⅡ、JⅢ……JN分别与垂线KⅡ、KⅢ……KN的夹角α2、α3……αn;
步骤5:根据步骤3、步骤4得到的加工轨迹参数(SXⅠ、SYⅠ、SZⅠ)、(SXⅡ、SYⅡ、SZⅡ)……(SXN、SYN、SZN),α1、α2……αn,进行整体叶盘的电解初成型加工;
步骤6:对电解初成型加工完成的整体叶盘进行检测,不满足工艺要求时,对加工轨迹参数进行优化;
步骤7:通过插入样条曲线指令,并结合步骤6检测得到的数据,依次形成整体叶盘的实际截面轮廓曲线Ⅰ'、Ⅱ'……N';
步骤8:通过显示和隐藏指令,显示整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ,其余设计截面特征曲线全部隐藏;通过创建草图指令,将整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ置于创建好的草图中;通过新建基准平面指令,使新建的基准平面与整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ处于同一平面内;
步骤9:通过直线指令,过整体叶盘设计截面特征曲线Ⅰ的进气边、排气边最远点,分别作弦线TⅠ的垂线JⅠ进、JⅠ排;过整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ'的进气边、排气边最远点,分别作弦线TⅠ的垂线JⅠ进'、JⅠ排';分别测量JⅠ进与JⅠ进'的距离HⅠ进,JⅠ排与JⅠ排'的距离HⅠ排;当HⅠ进>HⅠ排时,通过平移指令,将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ'整体向整体叶盘进气边方向平移ΔXⅠ=(HⅠ进+HⅠ排)/2的距离,此时X轴方向的增量变化值为(HⅠ进+HⅠ排)/2;当HⅠ进<HⅠ排时,通过平移指令,将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ'整体向整体叶盘排气边方向平移ΔXⅠ=(HⅠ进+HⅠ排)/2的距离,此时X轴方向的增量变化值为-(HⅠ进+HⅠ排)/2;
步骤10:根据步骤6检测得到的整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ的叶背部位最小加工余量HⅠ背和叶盆部位最小加工余量HⅠ盆,当HⅠ背>HⅠ盆时,通过平移指令,将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ'整体向整体叶盘叶背方向平移ΔYⅠ=(HⅠ背+HⅠ盆)/2的距离,此时Y轴方向的增量变化值为(HⅠ背+HⅠ盆)/2;当HⅠ背<HⅠ盆时,通过平移指令,将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ'整体向整体叶盘叶盆方向平移ΔYⅠ=(HⅠ背+HⅠ盆)/2的距离,此时Y轴方向的增量变化值为-(HⅠ背+HⅠ盆)/2;
步骤11:整体叶盘设计截面特征曲线Ⅰ不在实际截面轮廓曲线Ⅰ'包络内或包络不均匀时,通过测量角度指令,测量设计截面特征曲线Ⅰ的弦线TⅠ与实际截面轮廓曲线Ⅰ'的弦线TⅠ'之间的夹角βⅠ;通过旋转指令,以坐标原点为中心,将设计截面特征曲线Ⅰ旋转βⅠ度,使其处于实际截面轮廓曲线Ⅰ'的包络内,并且保证弦线TⅠ与弦线TⅠ'平行,当设计截面特征曲线Ⅰ顺时针旋转时,C轴的增量变化值为+βⅠ,当设计截面特征曲线Ⅰ逆时针旋转时,C轴的增量变化值为-βⅠ;
步骤12:将得到的各增量变化值与原加工轨迹参数作加法,得到优化后的加工轨迹参数:X轴/mm:SXⅠ±(HⅠ进+HⅠ排)/2,Y轴/mm:SYⅠ±(HⅠ背+HⅠ盆)/2,Z轴/mm:SZⅠ,C轴/°:α1±βⅠ;然后采用步骤8~步骤11的方法,分别得到其它优化后的加工轨迹参数:SXⅡ±(HⅡ进+HⅡ排)/2、SYⅡ±(HⅡ背+HⅡ盆)/2、SZⅡ、α2±β2……SXN±(HN进+HN排)/2、SYN±(HN背+HN盆)/2、SZN、αn±βn;
步骤13:根据步骤11、步骤12得到的加工轨迹参数,进行整体叶盘的电解初成型加工;
步骤14:对电解初成型加工完成的整体叶盘进行检测,符合工艺要求,结束;如不满足工艺要求,则重复步骤1~步骤13,直到整体叶盘检测结果符合工艺要求。
优选地,设计截面特征曲线是三维空间下的曲线或点集。
优选地,实际截面轮廓曲线是三维空间下的曲线或点集,是基于设计截面轮廓曲线检测点位坐标形成的新曲线。
优选地,步骤6和步骤14中的检测,是采用三坐标测量机进行的。
优选地,步骤6和步骤14中的检测,是采用三维光学扫描仪进行的。
优选地,步骤5和步骤13中的电解初成型加工,具体包括以下步骤:
a.根据整体叶盘的材质,确定电解液成份和电解液配置比例;
b.确定电解液浓度、电解液PH值、电解液温度、电解液压力、电解液电导率等参数,然后将各参数输入电解机床的加工程序中,并保存;
c.确定脉冲电源参数,包括脉冲频率、脉冲持续时间、脉冲间断时间、加工电压、加工速度等参数,然后将各参数输入电解机床的加工程序中,并保存;
d.依次将加工轨迹参数输入至电解机床的加工程序内,并保存;
e.关闭电解机床的安全门,并点击锁定健,启动电解机床的自动加工模式,完成整体叶盘的电解初成型加工。
进一步优选地,电解机床采用脉冲电解机床。
优选地,步骤6和步骤14中的不满足工艺要求,是指最小加工余量不符合工艺要求的余量。
优选地,步骤2是通过创建直线和点指令实现的。
优选地,步骤3是分别通过平移、旋转指令和通过测量距离、角度指令实现的。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明公开的一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法,当电解初成型加工具有多个特征截面的整体叶盘时,通过UG软件对加工轨迹参数进行优化,能够快速地完成整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计,得到的轨迹参数能够使得实际截面轮廓曲线比较均匀地将所有设计截面特征曲线包络,并且使分布在各个不同位置的加工余量较均匀,突破了整体叶盘加工轨迹参数的设计难题,便于后续加工,提高了加工效率,保证了加工产品的质量。
进一步地,采用三坐标测量机进行检测,根据整体叶盘的三维模型,逐个完成整体叶盘的截面特征的随形检测,获得准确的数据。
进一步地,采用光学扫描仪进行检测,通过多束交叉激光线,整体完成整体叶盘的一个全部扫描,形成整体叶盘的三维模型,经过三维扫描软件的处理,获得整体叶盘的准确数据,操作简便,数据精确度高。
附图说明
图1为本发明的步骤9的示意图;
图2为设计截面特征曲线的弦线与实际截面轮廓曲线的弦线之间的夹角的位置示意图;
图中:1为实际截面轮廓曲线,2为设计截面特征曲线,3为设计截面特征曲线的弦线与实际截面轮廓曲线的弦线之间的夹角。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述,所做是对本发明的解释而不是限定:
整体叶盘由于结构复杂、叶型弯扭大、通道窄,是典型的复杂型面零件,本发明的技术方案还可应用于与整体叶盘结构类似的零部件上,下面以整体叶盘的电解初成型加工实施例为例对本发明进行进一步地的解释,所做解释不是对本发明的限定:
某规格整体叶盘进行电解初成型加工,包括以下步骤:
步骤1:在UG软件中,将整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ投影至平面M上,形成二维闭环曲线图LⅠ;整体叶盘的设计截面特征曲线是指三维空间下的曲线或点集;
步骤2:在UG软件中,通过创建直线和点指令,沿整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ作弦线TⅠ,并取弦线TⅠ的中点OⅠ,并过中点OⅠ作弦线TⅠ的垂线JⅠ;
步骤3:在UG软件中,通过创建直线和点指令,沿二维闭环曲线图LⅠ作弦线WⅠ,并取弦线WⅠ的中点PⅠ,并过中点PⅠ作弦线WⅠ的垂线KⅠ;
步骤4:在UG软件中,通过旋转、平移指令,使中点OⅠ和中点P1重合,垂线JⅠ和垂线KⅠ重合;
步骤5:在UG软件中,通过测量距离、角度指令,分别测量中点OⅠ与中点PⅠ在X、Y、Z方向上的分量距离(SXⅠ、SYⅠ、SZⅠ),垂线JⅠ与垂线KⅠ的夹角α1;
步骤6:在UG软件中,分别将整体叶盘设计截面特征曲线Ⅱ、Ⅲ……N投影至同一个平面M上,依次形成第二、三……N条二维闭环曲线图LⅡ、LⅢ……LN;整体叶盘的设计截面特征曲线是指三维空间下的曲线或点集;
步骤7:在UG软件中,通过创建直线和点指令,分别整体叶盘的第二条、第三条……第N条设计截面特征曲线Ⅱ、Ⅲ……N作弦线TⅡ、TⅢ……TN,分别取弦线TⅡ、TⅢ……TN的中点OⅡ、OⅢ……ON,并分别过中点OⅡ、OⅢ……ON作弦线TⅡ、TⅢ……TN的垂线JⅡ、JⅢ……JN;
步骤8:在UG软件中,通过创建直线和点指令,沿第二、三……N条二维闭环曲线图LⅡ、LⅢ……LN分别作弦线WⅡ、WⅢ……WN,并取弦线WⅡ、WⅢ……WN的中点PⅡ、PⅢ……PN,并分别过中点PⅡ、PⅢ……PN作弦线WⅡ、WⅢ……WN的垂线KⅡ、KⅢ……KN;
步骤9:在UG软件中,通过旋转、平移指令,使中点OⅡ、OⅢ……ON和中点PⅡ、PⅢ……PN重合,垂线JⅡ、JⅢ……JN和垂线KⅡ、KⅢ……KN重合;
步骤10:在UG软件中,通过测量距离、角度指令,分别测量中点OⅡ、OⅢ……ON分别与中点PⅡ、PⅢ……PN在X、Y、Z方向上的分量距离(SXⅡ、SYⅡ、SZⅡ)、(SXⅢ、SYⅢ、SZⅢ)……(SXN、SYN、SZN),垂线JⅡ、JⅢ……JN分别与垂线KⅡ、KⅢ……KN的夹角α2、α3……αn;
步骤11:根据复杂型面零件的设计截面特征曲线Ⅰ、Ⅱ……N中曲线或点集的数量,确定相应的复杂型面零件的电解初成型加工程序的加工步骤1、2……N;
步骤12:将步骤5和步骤10中的(SXⅠ、SYⅠ、SZⅠ)、(SXⅡ、SYⅡ、SZⅡ)……(SXN、SYN、SZN),α1、α2……αn的轨迹参数输入加工程序中,并保存,轨迹参数记录如表1:
表1
加工步骤 | 1 | 2 | …… | N |
X轴/mm | S<sub>XⅠ</sub> | S<sub>XⅡ</sub> | …… | S<sub>XN</sub> |
Y轴/mm | S<sub>YⅠ</sub> | S<sub>YⅡ</sub> | …… | S<sub>YN</sub> |
Z轴/mm | S<sub>ZⅠ</sub> | S<sub>ZⅡ</sub> | …… | S<sub>ZN</sub> |
C轴/° | α<sub>1</sub> | α<sub>2</sub> | …… | α<sub>n</sub> |
步骤13:将确定好的电解液浓度、电解液PH值、电解液温度、电解液压力、电解液电导率等参数输入电解机床的加工程序中,并保存;
步骤14:将确定好的脉冲电源参数,包括脉冲频率、脉冲持续时间、脉冲间断时间、加工电压、加工速度等参数输入电解机床的加工程序中,并保存;
步骤15:关闭电解机床的安全门,并点击锁定健,启动电解机床的自动加工模式,开始电解初成型加工。
步骤16:整体叶盘试件电解初成型加工后的叶型三坐标检测;
检测设备:海克斯康GLOBAL,检测行程2100mm(L)*1500mm(W)*1000mm(H),检测结果如表2:
表2
叶型检测部位 | 叶背/mm | 叶盆/mm | 进气边/mm | 排气边/mm |
工艺要求余量 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
截面Ⅰ最小加工余量 | 1.583 | 0.451 | 1.15 | 0.73 |
步骤17:在UG软件中,通过插入样条曲线指令,并结合三坐标检测点位坐标数据,依次形成整体叶盘的第一、二……N条实际截面轮廓曲线Ⅰ'、Ⅱ'……N'。实际截面轮廓曲线是指三维空间下的曲线或点集,它是基于设计截面轮廓曲线检测点位坐标形成的新曲线;
步骤18:在UG软件中,通过显示和隐藏指令,显示整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ,其余设计截面特征曲线全部隐藏。
步骤19:在UG软件中,通过创建草图指令,将整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ置于创建好的草图中。
步骤20:在UG软件中,通过新建基准平面指令,使新建的基准平面与整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ处于同一平面内。
步骤21:在UG软件中,通过直线指令,过整体叶盘设计截面特征曲线Ⅰ的进、排气边最远点,分别作弦线TⅠ的垂线JⅠ进、JⅠ排。
步骤22:如图1,在UG软件中,通过直线指令,过整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ'的进、排气边最远点,分别作弦线TⅠ的垂线JⅠ进'、JⅠ排'。
步骤23:在UG软件中,通过测量距离指令,分别测量JⅠ进与JⅠ进',JⅠ排与JⅠ排'的距离HⅠ进和HⅠ排。
步骤24:当HⅠ进>HⅠ排时,通过平移指令,将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ'整体向整体叶盘进气边方向平移ΔXⅠ=(HⅠ进+HⅠ排)/2的距离,此时X轴方向的增量变化值为(HⅠ进+HⅠ排)/2;当HⅠ进<HⅠ排时,通过平移指令,将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ'整体向整体叶盘排气边方向平移ΔXⅠ=(HⅠ进+HⅠ排)/2的距离,此时X轴方向的增量变化值为-(HⅠ进+HⅠ排)/2。
步骤25:从三坐标检测结果中可以得到出整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ的叶背部位的最小加工余量为HⅠ背,叶盆部位的最小加工余量为HⅠ盆。
步骤26:当HⅠ背>HⅠ盆时,通过平移指令,将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ'整体向整体叶盘叶背方向平移ΔYⅠ=(HⅠ背+HⅠ盆)/2的距离,此时Y轴方向的增量变化值为(HⅠ背+HⅠ盆)/2;当HⅠ背<HⅠ盆时,通过平移指令,将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ'整体向整体叶盘叶盆方向平移ΔYⅠ=(HⅠ背+HⅠ盆)/2的距离,此时Y轴方向的增量变化值为-(HⅠ背+HⅠ盆)/2。
步骤27:如图2,当整体叶盘设计截面特征曲线Ⅰ不在实际截面轮廓曲线Ⅰ'包络内时,通过测量角度指令,测量设计截面特征曲线Ⅰ的弦线TⅠ与实际截面轮廓曲线Ⅰ'的弦线TⅠ'之间的夹角βⅠ,顺时针为正向,逆时针为负向。
步骤28:通过旋转指令,以坐标原点为中心,将设计截面特征曲线Ⅰ顺时针旋转βⅠ度,使其处于实际截面轮廓曲线Ⅰ'的包络内,并且保证弦线TⅠ和弦线TⅠ'相平行,此时C轴方向上的增量变化值为+βⅠ度。
步骤29:将新得到的增量变化值与原加工步骤中1的数值做加法,可以得出优化后的加工步骤1的轨迹参数,由于Z轴方向上的值仅与设计截面曲线间的距离有关,因此为定值,具体如表3:
表3
加工步骤 | 1 |
X轴/mm | S<sub>XⅠ</sub>+(H<sub>Ⅰ进</sub>+H<sub>Ⅰ排</sub>)/2 |
Y轴/mm | S<sub>YⅠ</sub>+(H<sub>Ⅰ背</sub>+H<sub>Ⅰ盆</sub>)/2 |
Z轴/mm | S<sub>ZⅠ</sub> |
C轴/° | α<sub>1</sub>+β<sub>Ⅰ</sub> |
步骤30:重复步骤18~步骤28,分别可以得出优化后的加工步骤2、3……N的轨迹参数,具体如表4:
表4
加工步骤 | 1 | 2 | …… | N |
X轴/mm | S<sub>XⅠ</sub>+(H<sub>Ⅰ进</sub>+H<sub>Ⅰ排</sub>)/2 | S<sub>XⅡ</sub>+(H<sub>Ⅱ进</sub>+H<sub>Ⅱ排</sub>)/2 | …… | S<sub>XN</sub>+(H<sub>N进</sub>+H<sub>N排</sub>)/2 |
Y轴/mm | S<sub>YⅠ</sub>+(H<sub>Ⅰ背</sub>+H<sub>Ⅰ盆</sub>)/2 | S<sub>YⅡ</sub>+(H<sub>Ⅱ背</sub>+H<sub>Ⅱ盆</sub>)/2 | …… | S<sub>YN</sub>+(H<sub>N背</sub>+H<sub>N盆</sub>)/2 |
Z轴/mm | S<sub>ZⅠ</sub> | S<sub>ZⅡ</sub> | …… | S<sub>ZN</sub> |
C轴/° | α<sub>1</sub>+β<sub>Ⅰ</sub> | α<sub>Ⅱ</sub>+β<sub>Ⅱ</sub> | …… | α<sub>N</sub>+β<sub>N</sub> |
步骤31:调取设备原加工程序,将上表中的轨迹参数输入至设备加工程序中,并保存。
步骤32:关闭电解机床的安全门,并点击锁定健,启动电解机床的自动加工模式,开始电解初成型加工。
步骤33:整体叶盘试件电解初成型加工后的叶型三坐标检测;
检测设备:海克斯康GLOBAL,检测行程2100mm(L)*1500mm(W)*1000mm(H),检测结果如表5:
表5
叶型检测部位 | 叶背/mm | 叶盆/mm | 进气边/mm | 排气边/mm |
工艺要求余量 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
最小加工余量 | 0.83 | 0.85 | 0.92 | 0.89 |
步骤34:检测结果满足工艺要求,结束。若三坐标检测结果仍不满足工艺要求,重复步骤1~步骤33,直到检测结果满足工艺要求。
Claims (10)
1.一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法,其特征在于,是利用UG软件进行的,包括以下步骤:
步骤1:将整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ投影至平面M上,形成二维闭环曲线图LⅠ;
步骤2:作设计截面特征曲线Ⅰ的弦线TⅠ,并过弦线TⅠ的中点OⅠ作弦线TⅠ的垂线JⅠ;作二维闭环曲线图LⅠ的弦线WⅠ,并过弦线WⅠ的中点PⅠ作弦线WⅠ的垂线KⅠ;
步骤3:使中点OⅠ与中点PⅠ重合,垂线JⅠ与垂线KⅠ重合;分别测量中点OⅠ与中点PⅠ在X、Y、Z方向上的分量距离(SXⅠ、SYⅠ、SZⅠ),垂线JⅠ与垂线KⅠ的夹角α1;
步骤4:将设计截面特征曲线Ⅱ、Ⅲ……N投影至平面M上,分别形成二维闭环曲线图LⅡ、LⅢ……LN;作设计截面特征曲线Ⅱ、Ⅲ……N的弦线TⅡ、TⅢ……TN,并过弦线TⅡ、TⅢ……TN的中点OⅡ、OⅢ……ON作弦线TⅡ、TⅢ……TN的垂线JⅡ、JⅢ……JN;作二维闭环曲线图LⅡ、LⅢ……LN的弦线WⅡ、WⅢ……WN,并过弦线WⅡ、WⅢ……WN的中点PⅡ、PⅢ……PN作弦线WⅡ、WⅢ……WN的垂线KⅡ、KⅢ……KN;通过平移、旋转,分别使中点OⅡ、OⅢ……ON和中点PⅡ、PⅢ……PN重合,垂线JⅡ、JⅢ……JN和垂线KⅡ、KⅢ……KN重合;再分别测量出中点OⅡ、OⅢ……ON分别与中点PⅡ、PⅢ……PN在X、Y、Z方向上的分量距离(SXⅡ、SYⅡ、SZⅡ)、(SXⅢ、SYⅢ、SZⅢ)……(SXN、SYN、SZN),垂线JⅡ、JⅢ……JN分别与垂线KⅡ、KⅢ……KN的夹角α2、α3……αn;
步骤5:根据步骤3、步骤4得到的加工轨迹参数(SXⅠ、SYⅠ、SZⅠ)、(SXⅡ、SYⅡ、SZⅡ)……(SXN、SYN、SZN),α1、α2……αn,进行整体叶盘的电解初成型加工;
步骤6:对电解初成型加工完成的整体叶盘进行检测,不满足工艺要求时,对加工轨迹参数进行优化;
步骤7:通过插入样条曲线指令,并结合步骤6检测得到的数据,依次形成整体叶盘的实际截面轮廓曲线Ⅰ'、Ⅱ'……N';
步骤8:通过显示和隐藏指令,显示整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ,其余设计截面特征曲线全部隐藏;通过创建草图指令,将整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ置于创建好的草图中;通过新建基准平面指令,使新建的基准平面与整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ处于同一平面内;
步骤9:通过直线指令,过整体叶盘设计截面特征曲线Ⅰ的进气边、排气边最远点,分别作弦线TⅠ的垂线JⅠ进、JⅠ排;过整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ'的进气边、排气边最远点,分别作弦线TⅠ的垂线JⅠ进'、JⅠ排';分别测量JⅠ进与JⅠ进'的距离HⅠ进,JⅠ排与JⅠ排'的距离HⅠ排;当HⅠ进>HⅠ排时,通过平移指令,将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ'整体向整体叶盘进气边方向平移ΔXⅠ=(HⅠ进+HⅠ排)/2的距离,此时X轴方向的增量变化值为(HⅠ进+HⅠ排)/2;当HⅠ进<HⅠ排时,通过平移指令,将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ'整体向整体叶盘排气边方向平移ΔXⅠ=(HⅠ进+HⅠ排)/2的距离,此时X轴方向的增量变化值为-(HⅠ进+HⅠ排)/2;
步骤10:根据步骤6检测得到的整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ的叶背部位最小加工余量HⅠ背和叶盆部位最小加工余量HⅠ盆,当HⅠ背>HⅠ盆时,通过平移指令,将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ'整体向整体叶盘叶背方向平移ΔYⅠ=(HⅠ背+HⅠ盆)/2的距离,此时Y轴方向的增量变化值为(HⅠ背+HⅠ盆)/2;当HⅠ背<HⅠ盆时,通过平移指令,将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ'整体向整体叶盘叶盆方向平移ΔYⅠ=(HⅠ背+HⅠ盆)/2的距离,此时Y轴方向的增量变化值为-(HⅠ背+HⅠ盆)/2;
步骤11:整体叶盘设计截面特征曲线Ⅰ不在实际截面轮廓曲线Ⅰ'包络内或包络不均匀时,通过测量角度指令,测量设计截面特征曲线Ⅰ的弦线TⅠ与实际截面轮廓曲线Ⅰ'的弦线TⅠ'之间的夹角βⅠ;通过旋转指令,以坐标原点为中心,将设计截面特征曲线Ⅰ旋转βⅠ度,使其处于实际截面轮廓曲线Ⅰ'的包络内,并且保证弦线TⅠ与弦线TⅠ'平行,当设计截面特征曲线Ⅰ顺时针旋转时,C轴的增量变化值为+βⅠ,当设计截面特征曲线Ⅰ逆时针旋转时,C轴的增量变化值为-βⅠ;
步骤12:将得到的各增量变化值与原加工轨迹参数作加法,得到优化后的加工轨迹参数:X轴/mm:SXⅠ±(HⅠ进+HⅠ排)/2,Y轴/mm:SYⅠ±(HⅠ背+HⅠ盆)/2,Z轴/mm:SZⅠ,C轴/°:α1±βⅠ;然后采用步骤8~步骤11的方法,分别得到其它优化后的加工轨迹参数:SXⅡ±(HⅡ进+HⅡ排)/2、SYⅡ±(HⅡ背+HⅡ盆)/2、SZⅡ、α2±β2……SXN±(HN进+HN排)/2、SYN±(HN背+HN盆)/2、SZN、αn±βn;
步骤13:根据步骤11、步骤12得到的加工轨迹参数,进行整体叶盘的电解初成型加工;
步骤14:对电解初成型加工完成的整体叶盘进行检测,符合工艺要求,结束;如不满足工艺要求,则重复步骤1~步骤13,直到整体叶盘检测结果符合工艺要求。
2.根据权利要求1所述的整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法,其特征在于,设计截面特征曲线是三维空间下的曲线或点集。
3.根据权利要求1所述的整体叶盘电解初成型加工轨迹参数设计方法,其特征在于,实际截面轮廓曲线是三维空间下的曲线或点集,是基于设计截面轮廓曲线检测点位坐标形成的新曲线。
4.根据权利要求1所述的整体叶盘电解初成型加工轨迹参数设计方法,其特征在于,步骤6和步骤14中的检测,是采用三坐标测量机进行的。
5.根据权利要求1所述的整体叶盘电解初成型加工轨迹参数设计方法,其特征在于,步骤6和步骤14中的检测,是采用三维光学扫描仪进行的。
6.根据权利要求1所述的整体叶盘电解初成型加工轨迹参数设计方法,其特征在于,步骤5和步骤13中的电解初成型加工,具体包括以下步骤:
a.根据整体叶盘的材质,确定电解液成份和电解液配置比例;
b.确定电解液浓度、电解液PH值、电解液温度、电解液压力、电解液电导率等参数,然后将各参数输入电解机床的加工程序中,并保存;
c.确定脉冲电源参数,包括脉冲频率、脉冲持续时间、脉冲间断时间、加工电压、加工速度等参数,然后将各参数输入电解机床的加工程序中,并保存;
d.依次将加工轨迹参数输入至电解机床的加工程序内,并保存;
e.关闭电解机床的安全门,并点击锁定健,启动电解机床的自动加工模式,完成整体叶盘的电解初成型加工。
7.根据权利要求6所述的整体叶盘电解初成型加工轨迹参数设计方法,其特征在于,电解机床采用脉冲电解机床。
8.根据权利要求1所述的整体叶盘电解初成型加工轨迹参数设计方法,其特征在于,步骤6和步骤14中的不满足工艺要求,是指最小加工余量不符合工艺要求的余量。
9.根据权利要求1所述的整体叶盘电解初成型加工轨迹参数设计方法,其特征在于,步骤2是通过创建直线和点指令实现的。
10.根据权利要求1所述的整体叶盘电解初成型加工轨迹参数设计方法,其特征在于,步骤3是分别通过平移、旋转指令和通过测量距离、角度指令实现的。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811544959.6A CN109693007B (zh) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | 一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811544959.6A CN109693007B (zh) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | 一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109693007A true CN109693007A (zh) | 2019-04-30 |
CN109693007B CN109693007B (zh) | 2020-03-24 |
Family
ID=66231802
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811544959.6A Active CN109693007B (zh) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | 一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109693007B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110142472A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-20 | 安徽理工大学 | 一种变截面内腔工具阴极电解加工大扭曲叶盘的方法 |
CN110385489A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-10-29 | 合肥学院 | 一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法 |
CN110605446A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-12-24 | 南京航空航天大学 | 空间旋转和平移协同运动的整体叶盘一体化电解成型方法 |
CN113695693A (zh) * | 2021-10-27 | 2021-11-26 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 基于变形控制的双轴颈类叶片精密电解成型阴极迭代方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001098012A2 (en) * | 2000-06-19 | 2001-12-27 | Cymer, Inc. | FOUR KHz GAS DISCHARGE LASER |
CN102722137A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-10 | 沈阳工业大学 | 直纹面叶轮五坐标插铣加工方法 |
CN103116679A (zh) * | 2013-03-01 | 2013-05-22 | 西北工业大学 | 航空叶片椭圆形前后缘工艺模型生成方法 |
CN103624350A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-03-12 | 盐城工学院 | 一种整体叶盘叶片电解精加工成形装置及其整体叶盘叶片加工成形方法 |
CN107152313A (zh) * | 2017-06-13 | 2017-09-12 | 西安交通大学 | 一种基于3d打印的蒸汽轮机末级空心叶片及其制备方法 |
CN108829961A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-11-16 | 西北工业大学 | 采用背撑发动机翼身融合布局的短舱-机体匹配设计方法 |
-
2018
- 2018-12-17 CN CN201811544959.6A patent/CN109693007B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001098012A2 (en) * | 2000-06-19 | 2001-12-27 | Cymer, Inc. | FOUR KHz GAS DISCHARGE LASER |
CN102722137A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-10 | 沈阳工业大学 | 直纹面叶轮五坐标插铣加工方法 |
CN103116679A (zh) * | 2013-03-01 | 2013-05-22 | 西北工业大学 | 航空叶片椭圆形前后缘工艺模型生成方法 |
CN103624350A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-03-12 | 盐城工学院 | 一种整体叶盘叶片电解精加工成形装置及其整体叶盘叶片加工成形方法 |
CN107152313A (zh) * | 2017-06-13 | 2017-09-12 | 西安交通大学 | 一种基于3d打印的蒸汽轮机末级空心叶片及其制备方法 |
CN108829961A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-11-16 | 西北工业大学 | 采用背撑发动机翼身融合布局的短舱-机体匹配设计方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
徐庆: "整体叶盘通道电解加工电极多维运动轨迹优化", 《航空学报》 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110142472A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-20 | 安徽理工大学 | 一种变截面内腔工具阴极电解加工大扭曲叶盘的方法 |
CN110385489A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-10-29 | 合肥学院 | 一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法 |
CN110605446A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-12-24 | 南京航空航天大学 | 空间旋转和平移协同运动的整体叶盘一体化电解成型方法 |
CN110605446B (zh) * | 2019-08-27 | 2020-10-20 | 南京航空航天大学 | 空间旋转和平移协同运动的整体叶盘一体化电解成型方法 |
CN113695693A (zh) * | 2021-10-27 | 2021-11-26 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 基于变形控制的双轴颈类叶片精密电解成型阴极迭代方法 |
CN113695693B (zh) * | 2021-10-27 | 2022-01-25 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 基于变形控制的双轴颈类叶片精密电解成型阴极迭代方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109693007B (zh) | 2020-03-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109693007A (zh) | 一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法 | |
CN105425727B (zh) | 五轴侧铣加工刀具路径光顺方法 | |
CN102275122B (zh) | 一种整体叶盘叶片型面的数控抛光方法 | |
CN103488832B (zh) | 一种复杂曲面零件破损区域的几何修复方法 | |
CN108544181B (zh) | 一种整体叶盘损伤叶片的修复方法 | |
CN108563186A (zh) | 一种五轴球头铣削几何误差补偿方法 | |
CN105676779B (zh) | 一种自由曲面加工局部干涉区域边界确定的追踪方法 | |
CN106125666A (zh) | 以切削力波动为约束的曲面加工刀具轨迹规划方法 | |
CN102490081A (zh) | 基于球头铣削加工的工件三维表面形貌的仿真方法 | |
CN112461175A (zh) | 一种风扇整体叶盘宽弦、大扭角叶型测量方法 | |
CN112446123B (zh) | 一种整体叶盘三坐标测量机测头位姿规划方法 | |
CN107247444A (zh) | 一种用于生成曲面无干涉五轴加工轨迹的投影算法 | |
CN110415331B (zh) | 一种基于点云数据的轮廓或孔洞快速检测判别和孔洞修补方法 | |
Chu et al. | Tool path planning for 5-axis flank milling of ruled surfaces considering CNC linear interpolation | |
CN108415374A (zh) | 基于机床旋转进给轴运动学特性的刀轴矢量光顺方法 | |
CN110703686A (zh) | 一种整体叶盘叶片截面在线测量路径规划方法 | |
CN108645359A (zh) | 一种回转体壁厚检测方法 | |
CN105345178A (zh) | 一种电解开槽翼型阴极装置及其设计方法 | |
CN113814673A (zh) | 一种大型风扇钛合金整体叶盘焊接件几何自适应加工方法 | |
CN109663997A (zh) | 一种具有复杂型面零件的电解初成型的加工方法 | |
CN110109415B (zh) | 一种基于密度聚类的多网格刀轴优化方法 | |
Jiang et al. | An approach for improving the machining efficiency and quality of aerospace curved thin-walled parts during five-axis NC machining | |
CN113985813B (zh) | 一种基于在机检测的机床原点误差补偿方法 | |
CN110781573A (zh) | 一种航空发动机转子叶片逆向设计方法 | |
CN110385489A (zh) | 一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |