整体叶盘多通道旋进电解加工轨迹优化及试验
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作者:
作者单位:

南京航空航天大学机电学院,南京 210016

作者简介:

通讯作者:

朱荻,男,中国科学院院士,教授,博士生导师,E-mail:dzhu@nuaa.edu.cn。

中图分类号:

TG66

基金项目:

国家自然科学基金(52075253);国防基础科研项目(JKCY2021605B026)。


Trajectory Optimization and Experiment of Multi-channel Progressive Electrochemical Machining for Blisks
Author:
Affiliation:

College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China

Fund Project:

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    摘要:

    整体叶盘的高效、低成本制造已成为航空发动机研制和批量化生产中的关键问题。增加电极数量进行多工具同步电解加工(Electrochemical machining, ECM)是提升整体叶盘叶栅通道加工效率的有效方法。但是由于叶栅通道的复杂结构和狭窄形状,工具通常需要通过多轴联动进给实现加工,然而,多工具同步联动进给加工不易实现。基于此,本文提出基于靠模结构的多通道旋进ECM方法,在设计运动轨迹的基础上开展了靠模槽结构的优化设计。利用面积最小法确定阴极最优进给方向和不同进给位置下工具阴极的最优旋转角度。基于运动轨迹,利用最小二乘法、样条插值法、直线连接法拟合设计出不同靠模槽结构。仿真显示,基于最小二乘法拟合出的靠模槽速度变化最平滑,余量分布最均匀。最后,开展多通道旋进电解加工试验,加工出的叶栅通道余量差在1.1 mm以内,一致性误差在0.3 mm以内。

    Abstract:

    Efficient and cost-effective manufacturing of blisks remains a critical challenge in the development and production of aero-engines. Increasing electrode numbers for multi-tool synchronous electrochemical machining (ECM) is an effective way to improve the machining efficiency of blisk blade channels. However, due to the complex and narrow geometry of the blade channels, achieving synchronized multi-tool feed motion is difficult. This paper proposes a multi-channel progressive ECM method based on template structures, incorporating optimized trajectory design and template groove structure. The minimum area method determines the optimal cathode feed direction and rotational angles at different feed positions. Different template groove structures are designed by using the least squares method, the spline interpolation method, and the linear connection method. Simulation results indicate that the least squares method achieves the smoothest speed variations and the most uniform machining allowance distribution. Experimental results of multi-channel progressive ECM demonstrate that the residual machining allowance of the blade channels remains within 1.1 mm, with a consistency error of less than 0.3 mm.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

唐亚萍,刘嘉,段双陆,朱荻.整体叶盘多通道旋进电解加工轨迹优化及试验[J].南京航空航天大学学报,2025,57(1):45-54

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  • 收稿日期:2024-10-03
  • 最后修改日期:2025-01-07
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  • 在线发布日期: 2025-03-10
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