整流叶片轴颈加工变形控制
航空发动机叶片加工变形分析与控制措施

航空发动机叶片加工变形分析与控制措施摘要:发动机是航空飞行器的动力来源,其叶片的质量直接影响到其整体的工作和工作的稳定性。
航空发动机叶片的制造要求空间结构复杂,几何精度要求高,叶片加工难度较大,其生产效率较低,因此必须注意叶片变形的成因及控制措施。
关键词:航空发动机叶片;加工变形因素;分析及控制0引言航空发动机的叶片在航空发动机中占有很大的比重,其叶片的加工能力可以达到30%,其结构复杂,精度高,是制约其发展的关键。
根据美国 NASA的发现,飞机引擎的叶片显示,减少表面粗糙度和提高外形的精确度可以使飞机引擎的性能提高3%~6%。
通过对航空发动机叶片进行加工,改善其加工精度,既能提高其工作效率,又能有效地减少其燃油消耗,提高其经济性和适用性。
1叶片加工的现状长期以来,航空发动机所需的材料都非常昂贵和紧缺,如钛合金、镍基高温合金等,是制约我国航天工业发展的重要因素。
近年来,我国航空发动机所用的基础材料发生了巨大的改变,如金属基复合材料、陶瓷基复合材料等,其价格和短缺状况均有所改善。
目前,航空发动机对桨叶的转角、叶片的厚度、叶片的加工精度提出了更高的要求。
随着网络技术的发展,飞机的制造变得更加方便。
将五轴联动数控机床与 CNC编程原理相结合,大大提高了叶片的加工精度。
2影响叶片变形的因素航空发动机叶片在制造过程中,常常会产生一些变形,这些变形会对叶片成形量产生一定的影响,从而对航空发动机的工作效率产生一定的影响。
影响航空发动机叶片变形的主要原因有三个。
2.1刀具切削力引起的叶片变形在航空发动机叶片制造过程中,由于刀具与航空发动机叶片的加工部件之间存在着切削力,因此,切削力很容易使其发生变形,而由于飞机的叶片结构和材质都是较薄、较硬的结构,因此很容易受到切削力的影响。
由于叶片的加工形状比较复杂,其各个部位受到的力也不尽相同,而且在切削过程中,各个部位的变形也不尽相同。
通常情况下,航空发动机叶片的叶尖处和进、排气位置受到的压力比较大,产生的应力也比较大,而其它部分的变形量相对比较小,这就造成了飞机叶片的最终加工精度降低。
航空发动机叶片加工变形因素分析及控制
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航空发动机叶片加工变形因素分析及控制发布时间:2021-09-03T16:53:31.267Z 来源:《科学与技术》2021年第4月第11期作者:朱丽[导读] 为做好航空发动机叶片的加工,本文先概述了航空发动机,然后对航空发动机叶片朱丽中国航发燃气轮机有限公司辽宁省沈阳市 110167摘要:为做好航空发动机叶片的加工,本文先概述了航空发动机,然后对航空发动机叶片加工变形因素进行了分析,最后提出了其相应的控制方法,以供相关的工作人员参考借鉴。
关键词:航空发动机;叶片加工;变形因素;控制1航空发动机航空发动机(aero-engine)是一种高度复杂和精密的热力机械,作为飞机的心脏,不仅是飞机飞行的动力,也是促进航空事业发展的重要推动力,人类航空史上的每一次重要变革都与航空发动机的技术进步密不可分。
经过百余年的发展,航空发动机已经发展成为可靠性极高的成熟产品,正在使用的航空发动机包括涡轮喷气/涡轮风扇发动机、涡轮轴/涡轮螺旋桨发动机、冲压式发动机和活塞式发动机等多种类型,不仅作为各种用途的军民用飞机、无人机和巡航导弹动力,而且利用航空发动机衍生发展的燃气轮机还被广泛用于地面发电、船用动力、移动电站、天然气和石油管线泵站等领域。
进入21世纪,航空发动机正在进一步加速发展,将为人类航空领域带来新的重大变革。
传统的航空发动机正在向齿轮传动发动机、变循环发动机、多电发动机、间冷回热发动机和开式转子发动机发展,非传统的脉冲爆震发动机、超燃冲压发动机、涡轮基组合发动机,以及太阳能动力和燃料电池动力等也在不断成熟,这些发动机的发展将使未来的航空器更快、更高、更远、更经济、更可靠,并能够满足更加严格的环保要求,并将使高超声速航空器、跨大气层飞行器和可重复使用的天地往返运输成为现实。
2航空发动机叶片加工变形因素2.1切削力导致的“让刀”变形刀具与加工零件两者会在运动过程中产生切削力,故而加工零件形体改变的概率也会相应增加,航空发动机叶片加工也亦如此,构件变形问题难以完全规避。
航空发动机叶片加工变形控制方法
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航空发动机叶片加工变形控制方法航空发动机叶片加工变形控制方法主要包括以下几个方面:材料选取与预处理、工艺参数优化、加工控制手段以及质量监控等。
在航空发动机叶片加工过程中,材料的选取和预处理对于最终的加工变形控制至关重要。
选取合适的材料可以使叶片具有较好的机械性能和热稳定性,从而减少加工过程中的变形。
预处理包括对材料进行热处理、表面处理和退火等工艺,以使材料的晶粒尺寸均匀、组织结构稳定,降低加工时的内应力,减少变形的可能性。
在叶片加工过程中,工艺参数的优化也是控制变形的重要手段。
包括切削参数(如切削速度、进给量、切削深度等)、冷却润滑剂的选择和使用、刀具的选择和磨砺等。
通过调整工艺参数,可以降低切削温度、缩小加工变形的范围,从而保证叶片的精度和质量。
加工控制手段是控制叶片加工变形的关键措施之一。
加工过程中,需要采用合适的夹具和装夹方式,以保证叶片的固定和稳定性。
对于复杂结构的叶片,可以采用多道切削和多次翻转的方法,分段进行加工,减少单次切削对叶片的影响。
在加工过程中保持合理的加工速度和加工力度,避免过度切削和挤压变形。
质量监控也是叶片加工变形控制的重要手段之一。
通过在线监测和离线测量等手段,实时监测叶片的加工参数和几何尺寸,及时调整和校准加工设备,保证叶片的加工精度和几何形状的稳定性。
航空发动机叶片加工变形控制方法主要包括材料选取与预处理、工艺参数优化、加工控制手段以及质量监控等方面的措施。
通过合理的材料选取和预处理、优化的工艺参数、科学的加工手段和有效的质量监控,可以降低叶片加工过程中的变形,提高叶片的加工精度和质量。
航空发动机叶片加工变形控制方法
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航空发动机叶片加工变形控制方法【摘要】航空发动机叶片加工变形对发动机性能和寿命产生严重影响,因此控制叶片加工变形至关重要。
本文通过对叶片加工变形的原因进行分析,提出了一种有效的控制方法,并提出了工艺优化方案。
通过实验验证和数值模拟分析,验证了该方法的有效性和可行性。
本文的研究为航空发动机叶片加工变形控制提供了新的思路和方法,为提高发动机性能和延长使用寿命做出了贡献。
未来的研究方向可以进一步深入探讨叶片加工变形的机理和影响因素,完善控制方法和优化方案,以更好地应对航空发动机叶片加工变形的挑战。
【关键词】航空发动机叶片、加工变形、控制方法、工艺优化、实验验证、数值模拟分析、研究背景、研究意义、贡献、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景航空发动机叶片是飞机发动机中的重要部件,其性能直接影响到发动机的运行效率和安全性。
叶片的加工质量对发动机的整体性能有着重要影响,而叶片加工过程中可能会出现变形的问题,导致叶片的形状和尺寸偏离设计要求,进而影响发动机的性能。
叶片加工变形的主要原因包括加工过程中的机械载荷、热应力以及材料的变形特性等。
针对叶片加工中存在的变形问题,研究人员一直在探索各种控制方法和优化方案,以提高叶片加工的精度和稳定性。
通过实验验证和数值模拟分析等手段,可以进一步验证和优化叶片加工控制方法的有效性和可行性。
本文旨在探讨航空发动机叶片加工变形的控制方法,通过实验验证和数值模拟分析,提出工艺优化方案,为改善叶片加工质量和提高发动机性能提供参考。
未来的研究方向将重点关注叶片加工变形的机理研究和新型控制方法的探索,以进一步提升叶片加工的精度和效率。
1.2 研究意义航空发动机叶片作为发动机的重要组成部分,其性能直接影响到飞机的安全和性能。
叶片加工变形是影响叶片性能的一个重要因素,如果叶片加工变形控制不好,可能会导致叶片结构疲劳破坏、失衡等问题,进而影响到整个发动机的正常运行。
研究航空发动机叶片加工变形控制方法具有重要的理论意义和实践价值。
减小高压出口整流叶片内封严组件加工变形的工装方案
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1序言高压出口整流叶片内封严组件是航空发动机的重要组成部分,零件由外部封严环和内孔密封蜂窝环钎焊组成,内封严组件结构复杂,零件刚性较差,加工时工件变形较大。
封严环材料为镍基高温合金,内孔蜂窝环材料为经固溶热处理的耐蚀耐热镍基合金。
封严环材料切屑性能差,尺寸公差严,精度要求高。
在加工高压出口整流叶片内封严组件时,有效控制加工变形是提高零件加工质量的关键因素。
因此选择稳定可靠的定位装夹方式、合理安排加工工艺、选择高效稳定的加工刀具,优化加工前及加工后工件的测量方案,既可以有效改善工件切削状态,控制内封严组件的加工变形,保证产品的尺寸公差及加工精度,又可以提高零件加工质量和合格率,降低零件加工成本,提升企业的竞争力。
目前,在控制封严组件类零件加工变形方面缺乏相关经验,给公司封严组件类零件的试制加工带来了一定的难度,为了提高零件加工精度,控制封严组件加工时产生的变形,同时为公司后续生产其他封严组件类零件奠定较好的技术基础,本文就高压出口整流叶片内封严组件加工工艺进行了试验分析。
2零件材料及结构特点(1)材料分析高压出口整流叶片内封严组件外部封严环材料为RRMS33031/1镍基高温合金,封严环毛坯为锻环件,材料为Ni-20Cr-20Co-5.9Mo-2.1Ti,内孔蜂窝环为MSRR7158 QPW镍基高温合金压制的六方栅格,蜂窝规格为1.59mm×0.076mm。
RRMS33031/1镍基高温合金经固溶沉淀处理(1 150℃,1.5~2.5h),并在800℃条件下保温8h,材料硬度≥235HBW,RRMS33031/1镍基高温耐热合金是一种高强度、高硬度镍基合金,其在高温环境下性能稳定。
这种高温合金材料黏性大,切削过程中不易断屑,材料的导热性差。
刀具在切削这种材料时,刀尖切削部位产生大量的切削热,切削材料受挤压产生变形,在切削区域产生较大的切削抗力,切削过程中如果不及时散热,会加速刀具的磨损,磨损的刀具会使零件产生更严重变形。
航空发动机叶片加工变形因素及控制措施
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航空发动机叶片加工变形因素及控制措施摘要:作为飞机的核心构件,航空发动机叶片具有薄壁曲面属性,加工难度较大,一旦处理不当,会对发动机性能造成较大的负面影响。
为了保证加工精度,必须明晰叶片加工变形机理,采取针对性的措施进行控制。
基于此,对当下部分航空发动机叶片加工状况进行研究、整理和分析,阐述了影响航空发动机叶片加工变形的主要因素,并从装夹方式、加工工艺、参数设置、变形补偿等多个角度提出一些航空发动机叶片加工变形控制措施,用以减少航空发动机叶片加工变形程度,为相关工作人员提供理论参考。
关键词:航空发动机叶片;加工变形因素;控制措施;0引言航空航天事业的发展需要强大的工业实力支撑。
想要追求更加卓越的飞行性能和更加稳定节能的飞行状态,航空发动机零部件质量的提升是必要的。
其中航空发动机叶片在发动机运转过程中发挥着举足轻重的作用,参与了进气、压缩、燃烧、排放等多个阶段。
根据工作环境的不同,航空发动机叶片的数量、种类和结构有着一定的差异。
叶片的加工精度将会直接影响发动机的推进效率、推进稳定性和燃料损耗等。
然而现阶段部分工作人员在开展航空发动机叶片加工时仍存在一些问题如装夹方式不合理、参数设置偏差、冷却不到位等,导致加工时产生的切削力、残余应力、切削热等过大,再加上发动机叶片自身结构复杂、刚性较弱等特性影响,叶片自然而然容易发生加工变形问题。
为了满足发动机叶片的各项应用需求,应当全面梳理影响叶片加工变形的主观、客观因素,突破传统制造的思维框架,进一步优化加工工艺,获取最佳的加工参数,打开叶片加工新局面。
1航空发动机叶片加工变形因素分析1.1切削力因素切削力是引发航空发动机叶片加工变形的主要因素。
受刀具作用,叶片在切削过程中出现“让刀”问题,未能切除所要切除的部分。
待到叶片弹性恢复后,叶片所呈现出的加工精度实际是小于设计要求的精度,从而产生加工变形。
且由于航空发动机叶片属于复杂的薄壁曲面结构,极易受力不均匀,导致加工精度把控困难。
航空发动机叶片加工变形控制方法
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航空发动机叶片加工变形控制方法随着航空工业的不断发展和技术的不断进步,航空发动机的性能要求越来越高,部分航空发动机叶片的加工难度也日益增加。
在航空发动机的叶片加工过程中,加工变形是一个很重要的问题,如果无法得到控制,就会对航空发动机的性能产生负面影响。
因此,本文将介绍一种航空发动机叶片加工变形控制方法。
航空发动机叶片加工变形控制方法包括四个主要步骤:1)设计加工路径;2)计算加工中的变形;3)控制加工变形的方法;4)检验加工结果。
下面将对这四个步骤进行详细的介绍。
首先是设计加工路径。
在航空发动机叶片的加工过程中,加工路径的设计非常重要。
合理的加工路径不仅能够保证叶片的尺寸和形状的精度,还能够减小加工变形。
在设计加工路径时,应该考虑叶片的几何形状、材料的特性以及切削力等因素,并采用适当的刀具、切削参数和切削方式。
接下来是计算加工中的变形。
在设计好加工路径之后,需要进行变形分析。
变形分析是通过计算机模拟等手段,对叶片在加工中发生的变形和应变进行预测和分析。
在计算变形时,需要考虑材料的弹性模量、材料的屈服点、材料的塑性形变等因素。
通过分析得出的变形结果,对加工过程进行优化和调整。
第三个步骤是控制加工变形的方法。
在进行叶片加工时,要采取一些控制变形的措施。
其中最常用的方法是使用支撑夹具。
支撑夹具的作用是在加工过程中对叶片进行固定,防止叶片发生变形。
此外,还可以采用切削参数的调整、刀具的选择等措施来控制加工变形。
最后一个步骤是检验加工结果。
在进行叶片加工后,需要对加工结果进行检验。
检验结果可以通过量具、三坐标测量机等手段进行测量,检查叶片的尺寸和形状是否符合设计要求。
如果发现叶片存在变形,应该及时对加工过程进行优化和调整。
综上所述,航空发动机叶片加工变形控制方法是一个综合性的工艺问题。
在实际应用中,需要根据具体情况进行定制化的控制方案。
通过合理的加工路径设计、变形分析、加工变形控制和方案检验,可以有效地控制航空发动机叶片的加工变形,提高叶片的加工精度和性能。
航空发动机叶片加工变形控制方法
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航空发动机叶片加工变形控制方法航空发动机叶片加工是一项高精度加工技术,其加工精度要求对叶片轮廓、表面质量和尺寸精度等方面都要有较高的要求。
在加工过程中,叶片会受到多种因素的影响,如温度、振动、加工力等,导致叶片形状和尺寸的变化,从而影响其性能和寿命。
因此,如何进行有效的变形控制成为研究的热点问题之一。
针对航空发动机叶片加工变形控制问题,本文提出一种新的控制方法。
该方法基于智能传感器技术和自适应控制理论,通过实时监测叶片表面变形情况,快速反馈控制信号,实现对叶片加工变形的实时控制,提高加工精度和品质。
具体而言,该方法由以下几个步骤构成:1.建立数学模型在叶片加工过程中,叶片会受到多种载荷作用,从而导致叶片的变形。
因此,需要建立叶片变形的数学模型,分析不同载荷的影响程度,并预测叶片的变形情况。
2.安装智能传感器为了能够实时监测叶片表面变形情况,需要在叶片表面安装智能传感器。
智能传感器可以实时采集叶片表面的变形数据,并将数据传输给控制系统。
3.制定控制策略依据叶片变形模型、加工规程和加工目标,制定变形控制策略。
根据实时监测的叶片变形数据,系统会自动调整加工参数,如加工速度、切削深度、进给速度等,以控制叶片变形。
4.控制系统建模为实现自适应控制,需要构建控制系统模型。
在叶片加工过程中,控制系统会根据叶片表面的反馈信号进行控制,控制系统模型可以通过逆向思维建立,即先将加工目标和加工规程转化为控制系统输入,再将叶片表面变形数据作为控制系统输出。
5.实时监测和控制通过智能传感器实时监测叶片表面的变形情况,并将数据传输给控制系统。
控制系统根据数学模型和控制策略,实时调整加工参数,达到控制叶片变形的目的。
同时,控制系统也会自适应地调整控制策略,以适应不同的加工环境和变形情况。
航空发动机叶片加工变形控制方法
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航空发动机叶片加工变形控制方法引言航空发动机叶片是一个关键的部件,对于发动机的性能和可靠性有着重要影响。
在制造过程中,叶片会经历各种加工工艺和热处理过程,这可能会导致叶片的变形,从而对叶片的性能产生负面影响。
控制叶片的加工变形至关重要。
本文将介绍一种航空发动机叶片加工变形控制方法,该方法可以有效地减少叶片的加工变形,提高叶片的加工精度和性能。
一、叶片加工变形的原因叶片加工变形主要由以下几个方面的因素造成:1.材料变形:叶片的加工过程中会受到力的作用,这会导致材料的弹性变形。
加工过程中可能会产生割缘和气氛,这些都会对叶片材料产生应力,并导致材料的塑性变形。
2.热变形:叶片在加工过程中需要进行热处理,如退火、淬火等。
这些热处理过程会改变叶片的晶体结构和尺寸,从而导致热变形。
3.加工残留应力:加工过程中会产生残留应力,这些应力会引起叶片的变形,尤其是在各种工艺环节的连接处和叶片边缘。
4.设备和工艺问题:叶片加工过程中的设备和工艺参数的不稳定性会导致叶片的变形。
加工过程中的切削力不均匀、冷却液的温度和流量不稳定等。
为了减少叶片的加工变形,可以采取以下控制方法:1.选用合适的材料:选择适当的材料可以减少材料的变形。
比如选择具有较高的强度和硬度的材料,可以减少材料的弹性变形和塑性变形。
2.合理的工艺设计:在制造叶片时,需要综合考虑各个工艺环节的影响,合理设计工艺流程。
这包括刀具的选择、切削参数的确定、切削液的使用等。
通过优化工艺参数,可以减少叶片的变形。
3.加工过程控制:在加工过程中,需要对加工过程进行严格的控制。
需要定期检查和校准加工设备,确保其稳定性和精度。
要注意切削力的均匀分布,避免过大的切削力集中在叶片的某个区域,造成叶片的变形。
4.热处理控制:在进行热处理时,需要严格控制温度、时间和冷却速度等参数,以避免发生过热、过冷和过快的处理,造成叶片的热变形。
5.残余应力控制:加工过程中会产生一些残余应力,这些应力会引起叶片的变形。
航空发动机叶片加工变形控制方法
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航空发动机叶片加工变形控制方法航空发动机叶片是发动机装置的重要组成部分,直接影响发动机的性能和寿命。
发动机叶片的制造精度和加工工艺是影响叶片质量和性能的主要因素。
然而,在叶片加工过程中,受材料和工艺的影响,往往会出现不同程度的变形,影响叶片的装配和使用。
针对这个问题,本文提出了一种航空发动机叶片加工变形控制方法,能够保证叶片加工后的精度和稳定性。
1. 前期准备在进行叶片加工之前,需要进行一系列前期准备工作。
首先要进行材料选择,选择具有高强度、低变形及稳定性等特性的材料。
其次,对于叶片的切削加工程序和切削工具要进行合理的选择和设计。
选取合适的切削参数和加工精度,减少切削压力和刀具磨损。
在切削加工时,应采用较小的切削深度和切削速度,并控制装夹力和磨损程度。
为了保证加工精度和稳定性,还要对设备和加工环境进行合理的调整与控制,控制加工温度和湿度,确保加工过程在正常的温度和湿度环境下进行。
2. 始终保持适当的加工负荷在进行叶片加工时,要始终控制切削力,确保足够的切削深度和切削力,避免因抗力太小而导致加工变形。
但同时也要避免过度的切削负荷,过度的切削力会导致叶片的切削面出现变形。
另外,合理控制刀具的磨损程度和使用寿命,及时更换和调整刀具,减少切削力,防止加工变形。
3. 切削前后要进行合理的处理在进行叶片的切削加工之前,要进行适当的准备工作,包括对毛坯进行焊接、钻孔、加工成形等前处理工作。
在叶片切削完成后,需要进行后处理,包括洗清加工油污、去除残留切屑等。
此外,要进行适当的热处理,对叶片进行淬火、回火等处理,降低材料内部应力,减小加工变形的风险。
4. 测量和记录加工参数对于叶片的加工过程,必须进行严格的测量和记录,在加工的每个阶段都要进行测量并记录加工参数的值和变化情况。
重要的加工参数包括毛坯的尺寸、加工过程中的温度、切削量、切削力等,通过这些参数的测量和记录,可以及时发现加工过程中出现的问题,及时进行调整。
航空发动机叶片加工变形控制方法
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3.3叶片加工变形预测与补偿
叶片变形的预测是基于需要对飞机发动机叶片的加工过程中的叶片力进行建模,以及在加工过程中针对加工过程中的叶片具轨迹来计算叶片的弹性变形。为了进行比较,模型和叶片具轨迹之间的差异应具有精确的锻造变形预测模型,并根据模拟计算,根据叶片的具体结构给出反应变量,并直接由叶片校正差异。毛坯的加工余量不足,有效地解决了叶片等复杂弯曲锻件的不均匀性问题。
3变形控制技术处理
3.1夹紧方法的优化
为了提高叶片的刚度,模拟叶片的加工变形以找到叶片加工中最大应力区域的变形部分,然后通过放置相关部分的夹紧或辅助支撑间接提高叶片的刚度。在减小在夹紧力的作用下翼型叶片的变形的同时,提高了叶片的抗变形性,减少了叶片的变形并提高了精度。同时,通过在叶片轮廓周围浇注熔融的低熔点合金来使用低熔点材料来支撑该材料。飞机发动机叶片加工的几何形状和轮廓精度要求不断提高;采用五轴加工中心可以提高飞机发动机叶片的加工精度;五轴加工中心实现整体成型,减少多次装夹。发生了错误。
2影响叶片变形的因素分析
作为航空发动机的重要组成部分,所有叶片的吞吐量约占航空发动机总吞吐量的60%,现代航空发动机的叶片轮廓变得越来越复杂,叶片主体的扭矩也增加了。由于叶片体更宽,更薄,前掠角更大等特点,很难加工复杂叶片的曲面,并且不容易保证加工精度。本文旨在分析影响叶片加工的主要因素,寻找控制叶片加工变形,减少叶片变形,提高加工精度的技术途径。
3.2工艺和加工参数优化
在切削过程中提高叶片具的转速和进给速度可以有效地改善叶片加工表面的表面粗糙度和表面质量。在铣削过程中,由于切屑在短时间内被去除,因此大部分切削热都被切屑去除,从而减少了工件的热变形。其次,由于减少了加工中切削层材料的软化部分,因此加工也可以减少加工。变形有助于确保零件尺寸和形状的准确性。
航空发动机叶片加工变形控制方法
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航空发动机叶片加工变形控制方法摘要:随着航空发动机的发展,叶片加工变形控制成为了一个十分重要的问题。
本文针对航空发动机叶片的加工变形进行了研究,提出了一种新的控制方法,旨在降低叶片在加工过程中的变形,从而提高叶片的加工质量和性能。
1.引言航空发动机是飞机的心脏,叶片是发动机中最重要的零部件之一。
叶片的质量和性能直接影响到发动机的效率和可靠性。
而叶片的加工变形是影响叶片质量的重要因素之一。
由于叶片通常由复合材料制成,其加工过程中容易出现变形。
如何降低叶片的加工变形,提高叶片的加工质量和性能,成为了一个亟待解决的问题。
2.叶片加工变形的主要原因叶片加工变形主要由以下几个方面的因素引起:(1)加工工艺参数不当。
包括切削速度、进给速度、切削深度等参数设置不当,导致材料过热或过冷,从而引起叶片变形。
(2)加工设备精度不高。
目前市面上的加工设备精度参差不齐,如果加工设备精度不高,则无法保证叶片加工的精度和稳定性,容易导致叶片变形。
(3)材料性能不稳定。
叶片通常由复合材料制成,而复合材料的性能受到许多因素的影响,如温度、湿度等,如果这些因素受到干扰,就会导致叶片变形。
(4)人为操作不当。
加工人员对加工设备的操作不当,也会导致叶片加工变形。
4.实例分析我们对具体的一种航空发动机叶片进行了加工变形控制的研究。
我们对叶片的材料进行了处理,提高其稳定性。
然后,我们根据加工工艺参数的优化结果,对叶片进行了加工,并进行了一系列的测试和分析。
最终,我们得出了一组最优的加工工艺参数,并在实际加工中进行了验证。
结果表明,我们提出的控制方法能够有效降低叶片的加工变形,提高叶片的加工质量和性能。
航空发动机叶片加工变形控制方法
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航空发动机叶片加工变形控制方法一、引言航空发动机叶片是发动机中最关键的零部件之一,其加工质量直接影响到发动机的性能和可靠性。
叶片的变形是由于加工过程中产生的内应力和热变形引起的,如果叶片变形过大,将会导致发动机性能下降甚至无法使用。
控制叶片加工变形对于提高发动机性能和可靠性非常重要。
针对航空发动机叶片加工变形的控制方法,本文将从材料选择、加工工艺、加工参数控制等方面进行探讨,以期为提高叶片加工质量提供指导。
二、材料选择叶片材料的选择对于叶片加工变形的控制至关重要。
一般来说,叶片应选择具有很高的热稳定性和抗热变形能力的材料。
目前航空发动机叶片主要采用高温合金材料,如镍基合金和钛合金等。
镍基合金具有良好的抗热变形能力和高温强度,是目前航空发动机叶片的主要材料之一。
通过合理的合金设计和热处理工艺,可以进一步提高其抗热变形能力,减小加工变形的影响。
钛合金同样具有很高的热稳定性和抗热变形能力,且具有较低的密度和良好的耐腐蚀性能,在航空发动机叶片中得到广泛应用。
在材料选择上,应根据具体的叶片工作环境和工艺要求来选择合适的材料,以期降低叶片加工变形的影响。
三、加工工艺1. 热处理工艺热处理工艺是影响叶片加工变形的重要因素之一。
在热处理工艺中,应根据叶片材料的特性和要求,选择合适的工艺参数,如加热温度、保温时间、冷却方式等。
通过精细控制热处理工艺,可以有效减小叶片材料的内应力和热变形,提高其抗变形能力。
2. 刀具选择刀具的选择对于叶片加工变形的控制至关重要。
应选择耐磨、高硬度的刀具,以保证叶片加工过程中不会产生过大的切削压力和热变形。
应根据叶片的设计要求和加工特点,选择合适的切削刃型和切削参数,以期降低加工变形的发生。
3. 加工方式四、加工参数控制1. 加工温度控制2. 切削速度控制加工顺序是影响叶片加工变形的重要因素之一。
在叶片加工过程中,应根据叶片的形状和尺寸,选择合适的加工顺序,以减小加工变形的发生。
可通过控制加工顺序和加工路径,进一步减小叶片的加工变形,提高加工精度和表面质量。
发动机叶片加工变形分析与控制措施

发动机叶片加工变形分析与控制措施摘要:叶片作为发动机中的重要零部件之一,叶片加工质量的高低直接决定着发动机综合性能的发挥。
由于叶片在加工制造过程中,经常因为受到各种内外部因素的影响,导致其加工精度无法达到设计要求,影响了发动机性能的发挥,增加了发动机使用过程中安全事故的发生率。
所以,加强发动机叶片加工质量问题发生原因研究分析的力度,制定科学合理的控制措施,对于发动机叶片加工质量的提升有着极大的促进作用。
文章主要是就发动机叶片加工变形分析与控制措施进行了分析与探讨。
关键词:发动机;叶片加工;变形因素;控制措施1影响发动机叶片变形的因素1.1切削力影响机械加工过程中,道具与加工零件两者在运动过程中产生的切削力,增加了零件形体改变的发生率,航空发动机叶片加工同样也不例外,不仅叶片加工过程中的变形问题无法避免,同时叶片加工时采用的薄壁弱刚性结构材料,在切削力作用的影响下,必然会导致材料发生变形问题。
发动机叶片具有的造型复杂程度高、加工难度大等特点,决定了叶片在加工过程中,各个位置所承受的让刀变形量大小也各不相同。
叶片加工过程中,叶尖与进排气边位置变形量较大,其他位置变形量较小,不仅导致发动机叶片加工过程中出现了不均匀变形,同时也影响了发动机叶片加工的精度。
1.2装夹变形固定装夹是发动机叶片加工开始前的重要步骤之一,叶片在固定装夹过程中形体产生的不同程度的改变,属于无法彻底规避的变形问题,虽然此类变形对普通零件加工精度的影响较低,但是对发动机叶片这种特殊零件的加工而言,叶片装夹固定过程中产生的变形对叶片最终的加工精度却有着无法忽视的影响。
所以,为了促进叶片刚性的有效提升,操作人员必须在保证叶片100%被定位夹紧的前提下,采取增加叶片辅助支撑力的方式,增强叶片刚度,确保叶片刚度与强度指标等满足叶片加工精度的要求。
1.3刀具磨损刀具被磨损是工业生产中常见的现象之一,尤其是在钛合金或镍基高温合金等材料的加工是,磨损问题更加的明显。
航空发动机叶片加工变形控制方法
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航空发动机叶片加工变形控制方法随着航空工业的不断发展,航空发动机作为飞机的“心脏”,其性能和安全性越来越受到重视。
而航空发动机叶片是发动机中最关键的部件之一,其制造和加工要求非常高。
在叶片加工过程中,叶片往往会发生变形,影响叶片的几何形状和机械性能,因此需要进行变形控制。
叶片加工变形主要有以下两种情况:1.加工过程中材料的变形,包括塑性变形和弹性变形。
塑性变形是材料受到外力时发生的不可逆变形,主要包括弯曲、拉伸、扭曲等形式;弹性变形则是材料受到外力时发生的可逆变形,当外力消失时材料可以恢复原状。
2.温度变化引起的热变形。
在加工过程中,叶片材料会受到机床产生的热影响,导致材料的温度变化,从而引起叶片的热变形。
为了控制叶片加工变形,以下是几种常用的方法:1.材料选择。
在叶片加工过程中,材料的选择非常重要。
一般来说,硬度高、强度大的材料不容易产生变形,因此可以选择这类材料进行制造。
此外,还可以采用双金属复合材料的形式,优化叶片的机械性能和变形性能。
2.加工工艺。
在叶片加工过程中,加工工艺的选择也非常重要。
对于较硬材料的加工过程,可以采用多道次加工的方法,逐步进行磨削,降低变形的风险。
此外,可以采用分段加工的方法,将整个叶片分成若干个部分进行制造,在每个部分制造完成后,再将它们组合到一起,从而减小整个叶片的变形程度。
3.工装设计。
工装设计是指为了保证叶片加工过程中的精度和效率,而设计的各种夹具、治具、夹持装置等辅助设备。
通过设计合理的工装,可以保证叶片在加工过程中的稳定性和精度,从而降低变形的风险。
4.温度控制。
在叶片加工过程中,温度控制也非常重要。
可以采用冷却液或者加热器等方式,对叶片进行温度控制,避免叶片因温度变化而产生热变形。
总之,在叶片加工过程中,通过选择合适的材料,采用合理的工艺和工装设计,以及进行温度控制等方式,可以有效地控制叶片的变形,保证其几何形状和机械性能的稳定性和精度,从而提高叶片的质量和安全性。
航空发动机叶片加工变形因素分析及控制
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航空发动机叶片加工变形因素分析及控制作者:李硕来源:《中国新技术新产品》2017年第18期摘要:航空发动机是一个国家工业实力的重要体现,同时也是科学技术的结晶。
做好航空发动机的加工制造对于提升一个国家的航空实力有着极为重要的意义。
在航空发动机的制造过程中,叶片是航空发动机中极为重要的一环。
航空发动机叶片对于加工精度和叶片的稳定性要求极高,由于航空发动机叶片的曲面较大且对于叶片的型面轮廓精度要求较高,从而使得航空发动机叶片的制造速度和表面加工质量很难达到设计要求。
为做好航空发动机叶片的加工,应当在总结分析造成航空发动机叶片加工变形因素的基础上采取相应的控制方法,确保航空发动机叶片的加工效率和加工质量。
关键词:航空发动机;叶片;变形;控制措施中图分类号:V225 文献标识码:A航空发动机叶片是航空发动机的“心脏”,其对应加工的精度和质量有着极高的要求。
航空发动机的加工量占据航空发动机加工量的约3成左右,长期以来我国由于受加工设备、工艺等多方因素的影响致使航空发动机叶片的加工长期受阻严重影响了我国航空发动机的制造质量和制造效率。
通过相关研究表明,在航空发动机叶片的加工过程中在0.025mm的轮廓精度时如将航空发动机叶片的表面粗糙度降低将能够使得航空发动机的效率得到提升。
总体来说,在航空发动机的制造过程中,需要采取合理的措施来提升航空发动机叶片的型面加工精度和加工质量,从而使得航空发动机的使用效率得到提升并降低航空发动机的油耗。
1.现阶段我国航空发动机叶片加工现状及叶片加工变形因素分析新时期以来我国的航空事业进入了高速发展期,对于航空发动机的需求也在不断地增加。
尤其是航空发动机所使用的基础材料的进步使得我国的航空发动机进入了一个新的阶段,航空发动机叶片所使用的材料逐渐地由钛合金、镍基高温合金逐渐向着金属基复合材料及陶瓷基复合材料等方面进行过渡。
同时航空发动机叶片的扭角更大、厚度更薄从而对航空发动机叶片的轮廓加工精度和表面加工质量提出了更高的要求。
航空发动机叶片加工变形控制方法
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航空发动机叶片加工变形控制方法航空发动机是航空器的核心零部件之一,其性能直接影响着飞机的安全和性能。
而航空发动机叶片作为发动机的关键部件之一,其加工过程中的变形对其性能和寿命有着重要的影响。
航空发动机叶片加工变形的控制方法成为了发动机制造领域的一个重要研究方向。
航空发动机叶片加工过程中,常常会出现加工变形问题,主要表现为叶片的弯曲变形和翘曲变形。
这些变形会导致叶片的尺寸、形状和表面质量等参数偏离设计要求,从而影响叶片的性能和寿命。
针对航空发动机叶片加工变形问题,研究人员提出了多种控制方法。
温度控制是一种有效的变形控制方法。
通过对加工过程中的温度进行监控和控制,可以有效地减少叶片的变形。
具体操作方式包括:对加热温度、加热时间和加热方式进行优化,使叶片在加工过程中能够保持较稳定的温度;采用局部加热技术,对叶片上的局部区域进行加热,使其温度分布均匀,从而减少弯曲和翘曲变形的发生。
除了温度控制,还可以通过机械固定和应力分析等方法来控制叶片加工变形。
机械固定是指在叶片加工过程中采用合适的夹具和支撑装置来固定叶片,防止其发生变形。
应力分析是通过数值模拟或试验等方法,对叶片在加工过程中的应力分布进行分析,以确定合适的工艺参数和工艺路径,从而控制叶片的变形。
加工过程中的切削液选择和切削参数控制也对叶片加工变形有一定的影响。
切削液可以起到降低加工温度、减少切削力和摩擦力等作用,从而减少叶片的变形。
切削参数的选择,则需要在保证加工效率的前提下,尽可能减小叶片的变形。
在航空发动机叶片加工变形控制方法的研究中,需要充分考虑叶片材料的特性和加工工艺的要求,通过合理的方法和手段,对叶片的变形进行有效控制。
只有这样,才能确保发动机叶片的加工质量和性能,提高航空发动机的可靠性和安全性。
航空发动机叶片加工变形分析与控制措施
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- 60 -工 业 技 术0 前言航空发动机叶片是航空发动机中的重要组成部分,航空发动机叶片的机械加工量能够占到航空发动机加工量的30%及以上,航空发动机叶片所具有的复杂的外形及较高的精度一直困扰着航空发动机叶片的机械加工。
据美国NASA 的研究结果表明,航空发动机叶片表面粗糙度的降低和轮廓精度的提升分别能为航空发动机的性能带来3%~6%的提升。
做好航空发动机叶片机械加工,提升航空发动机叶片的加工精度,可以在提高航空发动机工作效率的同时有效地降低航空发动机的油耗,从而使得航空发动机的经济性和适用性大幅提高。
1 航空发动机叶片的变形因素分析我国航空发动机叶片所使用的材料经历了钛合金—镍基高温合金到—金属基次材料—陶瓷基复合材料的发展转变。
而新型材料在硬度、耐高温、耐腐蚀性方面都有着相应的提升。
在机械加工方面,航空发动机叶片机械加工中大量使用多轴联动数控机床,使得高刚性的复杂曲面加工精度得到了有效的保证,而弱刚性的航空发动机叶片在机械加工中受多种因素的影响而产生变形,极易导致加工精度超差,影响叶片的使用性能。
造成航空发动机叶片加工变形的原因主要有以下几点:(1)航空发动机叶片在机床机械外作用力的作用下所导致的变形。
(2)航空发动机叶片因装夹误差而导致的变形;(3)航空发动机叶片在机械加工中存在于航空发动机叶片中的残余应力所导致的变形。
航空发动机叶片最终的机械加工变形量是上述几种因素多种复合作用的结果。
在现今的航空发动机叶片的机械加工中主要采用的是铣削加工,能够完成轮廓精度在0.05mm~0.07mm 的航空发动机叶片的机械加工,而在高精度的航空发动机叶片尤其是针对高温合金涡轮叶片机械加工中,造成航空发动机叶片变形的各项因素中残余应力占据着极大的比重。
做好航空发动机叶片变形的原因分析,并积极控制好航空发动机叶片机械加工中的残余应力,对于控制航空发动机叶片因机械加工所产生的变形有着极为重要的意义。
2 做好航空发动机叶片机械加工中的变形控制现今对于航空发动机叶片机械加工变形的控制主要集中在装夹方式的优化、工艺的改进优化以及加工过程中的补偿和参数优化等几个方面,或是采用砂轮机高速磨削等方法。
航空发动机叶片加工变形控制方法
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航空发动机叶片加工变形控制方法
航空发动机叶片加工变形控制方法是指在航空发动机叶片加工过程中,通过控制各个
工艺参数,减小或避免叶片变形,以确保叶片的精度和性能符合要求。
以下是一种常见的
航空发动机叶片加工变形控制方法。
需要选取合适的材料。
航空发动机叶片通常采用高温合金材料,具有高强度、高温抗
氧化和耐腐蚀性能。
选择合适的材料可以减小叶片在加工过程中的变形。
要合理设计叶片形状。
叶片的形状设计直接影响叶片的变形,因此需要控制叶片的几
何形状,使其在受力时能够保持稳定。
叶片厚度分布、进气口形状等都需要考虑在内。
然后,需要控制加工工艺参数。
加工工艺参数包括切削参数、刀具材料和刀具结构等。
合理选择切削参数,避免过度变形。
选用合适的刀具材料和刀具结构,可以提高切削效率,并降低叶片变形的可能性。
在加工过程中,要避免过大的热变形。
热变形是由于叶片在加工中受热而引起的形状
变化。
可以采用冷却液、液氮等方式,控制叶片的温度,减小热变形的发生。
还可以采用适当的加工顺序来控制叶片的变形。
根据叶片的形状特点和加工难度,合
理安排加工顺序,可以减小叶片的变形。
需要进行加工后的测量和修正。
通过检测叶片的变形情况,可以及时采取措施进行修正。
在加工过程中可以采用在线测量和反馈控制系统,根据测量结果调整加工参数,以减
小或避免叶片的变形。
航空发动机叶片加工变形控制方法
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航空发动机叶片加工变形控制方法航空发动机叶片是航空发动机中的重要部件,其加工变形对发动机性能和寿命有直接影响。
对航空发动机叶片加工变形的控制方法进行研究具有重要的理论和实际意义。
一、工艺控制:1. 合理选择切削参数:切削速度、进给速度和切削深度等切削参数对叶片加工变形有直接影响。
合理选择切削参数可以有效降低加工过程中的热变形和材料变形。
2. 精确的刀具磨制和涂层选择:刀具的精确磨制和表面涂层能够降低切削力和摩擦力,减少刀具与工件的接触面积,从而有效减少叶片加工变形。
3. 运用预应力技术:通过给叶片施加预应力来抵消工艺引起的变形。
可以在加工过程中对叶片进行冷却和加压等方式来达到预应力的目的,以减少加工变形。
4. 控制加工过程中的温度:通过控制加工时的冷却液温度、环境温度和存放温度等来控制叶片加工过程中的温度变化,从而减少因温度变化引起的叶片变形。
二、工装控制:1. 优化夹具设计:设计合理的夹具结构和夹紧方式来降低夹紧力对叶片变形的影响。
夹具的刚性和稳定性可以有效避免因夹紧力不均匀而导致的叶片变形。
2. 使用特殊夹具:对于特殊形状和结构的叶片,可以设计和使用适应性强的特殊夹具来减少变形。
特殊夹具能够在加工过程中对叶片的关键部位进行支撑和固定。
3. 采用补偿夹具:通过对加工前后的叶片进行测量和分析,确定变形的程度和方向,并设计相应的补偿夹具,用于修复和调整叶片的形状和位置。
航空发动机叶片加工变形控制方法的研究,有助于提高叶片的加工质量和寿命,减少发动机功率损失,提高发动机的性能和可靠性。
随着航空工业的发展,对航空发动机叶片加工变形控制方法的研究还有很大的发展空间,更加精确和可靠的控制方法将不断应用于实际生产中。
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整流叶片轴颈加工变形控制
零件在加工过程中的变形,是不可避免的,但是如何采取相应的措施控制变形量,使所加工的零件尺寸满足图纸要求,是需要进行工艺技术研究的。
文章针对某整流叶片轴颈在加工中的变形问题,分析了叶片结构特点和轴颈加工变形的影响因素,提出了控制叶片轴颈加工变形的有效措施,满足弱刚性叶片轴颈加工的需求。
标签:叶片轴颈;弱刚性;变形;加工方法
引言
整流叶片是通过叶片缘板安装部位或轴颈装配在发动机的机匣中,为压气机转子叶片提供确定方向、流量的稳定压缩空气,使压气机转子叶片得到稳定的工作条件。
安装部位的尺寸精度,直接决定了叶片在机匣中的位置是否正确,是影响发动机性能的主要因素之一。
对于轴颈结构的叶片,一般的加工方法就是采用车或磨加工方法来保证其尺寸,但是对于细长轴、刚性弱的叶片轴颈加工,其加工变形问题,还没有很好的解决办法。
1 叶片结构及材料特点
某发动机整流叶片,由上下轴颈和叶身型面组成,大端轴颈直径Ф7mm,长度30mm,小端轴颈Ф4mm,长度8mm,截面厚度的最大值为1.43,最大弦长22mm,叶片型面总长40左右,如图1所示。
这种结构尺寸造成该类叶片成为典型的弱刚性体零件,增加了叶片每个特征的加工难度,增大了加工变形系数。
该叶片采用的TC4钛合金属难加工材料,此材料是一种典型的α+β型两项合金,是当前最常用的叶片合金。
其材料特点是比强度高,具有较好的热强性和低温韧性,优良的耐腐蚀性能。
但因其弹性模量小,也具有变形不易消除的特性[1]。
2 工艺试验及变形因素分析
叶片毛料为模锻件,叶身余量1.0mm,轴颈直径余量单面2mm,按照典型零件的常规加工工艺,首先是要将两端轴颈进行半精加工,作为叶身型面加工基准,然后进行叶身型面加工。
由于加工叶身型面时,会产生弯曲变形,因此引起两端轴颈的弯曲。
为了保证两端大小轴颈的尺寸精度和跳动要求,需要在叶身型面加工后,对两端大小轴颈进行磨削加工。
影响轴颈尺寸精度的工序,主要有叶片型面加工引起的轴颈变形及轴颈精加工工序的尺寸精度保证。
2.1 工艺试验
(1)型面加工工序。
按工艺要求完成叶身型面加工后,进行轴颈跳动值检测,检测结果分析叶片弯曲变形严重。
(2)精加工轴颈工序。
由于型面加工后的弯曲变形影响,轴颈留有加工余量进行精加工,保证轴颈的最终尺寸。
但采用车床进行精车加工后进行尺寸检测,轴颈跳动不能满足工艺要求。
2.2 原因分析
2.2.1 定位装夹方式对加工变形的影响。
(1)叶身型面加工时,采用夹紧一端轴颈、顶紧叶片另一端中心孔的装夹方式,在加工刚性较弱的叶片时,顶紧力过小,加工叶身型面容易出现振动,顶紧力过大又直接造成了叶片弯曲且无法消除。
同时,顶紧力与加工刀具轴向力的复合作用又造成了叶片弯曲变形。
(2)精车轴颈时,采用两端中心孔定位压紧,由于叶身型面已加工完,刚性较弱,在两端顶尖顶紧后,发生弯曲现象,造成车加工后轴颈椭圆,不能保证尺寸公差和跳动值。
2.2.2 残余应力对加工变形的影响。
残余应力是一种存在于零件内部并保持平衡的弹性应力,由于外部环境的变化而引起材料的不均匀变形,造成局部应力释放,使零件发生变形。
残余应力所受影响因素较多,在不同的材料、加工工艺和使用状态下,残余应力的分布、数值不同,所引起的变形不同。
2.2.3 切削力对弯曲变形的影响。
某整流叶片为模锻件,叶片型面采用一次数控铣削加工,留有余量手工抛光。
由于切削余量较大,切削力可造成叶片较大的弯曲变形。
叶片型面的弯曲变形,直接影响到两端轴颈的弯曲。
下面对叶片型面加工过程中的弯曲变形进行理论分析:为便于分析叶身弯曲变形,将叶片简化为简支梁进行受力分析。
如图2所示,从受力模型可以看出,点C即为刀具的切触点,因此问题转化为求解截面C的弯曲变形上。
AC段是已加工区域,抗弯刚度为EI1,长度为a(0<a<L),CB段是待加工区域,抗弯刚度为EI2,截面C的挠度曲线方程为:
yC=Fx2(L-x)/6EI2L2*{Lx-[2(L-x)2+kx(3L-2x)]}
式中:Fx两端点支撑力,k=EI2/EI1-叶片前后截面刚度的变化。
为了研究叶片整体的弯曲变形规律,借助仿真软件MATLAB,取k=1.1,1.2,1.3时,将挠度变形量拟合成曲线,如图3所示[2]。
对比三条挠度曲线,发现叶片从叶根到叶片的变形趋势基本一致,从叶根、叶尖到叶身中间区域,弯曲变形逐渐增大,最大弯曲变形发生在叶身中间。
3 采取的工艺措施
经过上述变形影响因素的分析,采取了相应的改进措施。
3.1 工艺路线的优化
根据叶片的结构特点和技术要求,合理规划叶片加工工艺路线和工序安排。
对原工艺路线进行了优化。
将叶身型面数控铣工序分为粗、精铣两道工序加工,通过控制切削量来降低数控铣型面的加工变形。
同时在其中间增加去应力热处理工序,消除一部分加工应力,可减少后续的加工变形量。
增加热处理后叶片的大小轴颈磨削加工工序,通过控制两端轴颈的同轴度来有效控制叶片加工弯曲变形量。
3.2 浇注夹具设计
针对轴颈精加工,考虑需要增加叶身型面的刚性,以改善装夹的弯曲变形,增加叶身浇注低熔点合金的工序。
夹具设计思路:所设计的夹具要保证浇注合金后的叶片具有足够的刚性,并在车削或磨削回转时,尽量不产生偏心,同时要尽量减小重量,减小离心力。
4 措施效果验证
将技术措施应用到叶片研制中,大端轴颈尺寸精度有了明显的提高。
叶片轴颈跳动可达到0.01~0.02之间,可满足要求。
通过上述改进措施的验证和实施,我们对弱刚性叶片轴颈加工的变形机理有了较为深刻的认识。
所采取的技术措施可以有效地控制零件的变形,同时可为其他结构相近的叶片加工变形控制起到一定的借鉴作用。
参考文献
[1]刘艳.《透平机械现代化制造技术丛书》总编委员会.叶片制造技术[M].北京:科学出版社,2002,10.
[2]赵明,刘维伟,李杰光[J].机械设计与制造,2009,6:106-108.
作者简介:金秀杰(1963-),辽宁省沈阳市,高级工程师,本科,主要研究方向:压气机叶片的加工技术。