整体叶盘线性摩擦焊接过程动态仿真

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1、摘要整体叶箍是发展高推重比航空发动机的关键技术，线性摩擦焊接技术是制造整体叶盘最先进的加工方法之一。本文结合航空科学基会“整体叶盘线性摩擦焊接过程仿真及拟实制造”，以线性摩擦焊接技术在整体叶盘上的制造与维修为应用背景，对整体叶箍的线性摩擦焊接过程进行了动态仿真研究，探讨了与之相关的I一艺、结构等内容。本文在分析了涡轮和压气机两种整体叶盘参数的基础上，针对两种整体叶盘——叶片和盘同种材料的压气机整体叶盘、叶片和盘异种材料的涡轮整体叶盘，进行了线性摩擦焊接接头的结构设计。对压气机整体叶盘设计采用盘上凸台式结构，相应的叶片根部预留焊接工艺

2、台：对涡轮整体叶盘设计采用盘上丌凹槽式结构，叶片根部留两个侧面作为焊接面。根据推导出的产热公式结合相关材料性能，得出两种整体叶盘的摩擦焊接参数。根据两种整体口f盘结构设计了叶片的夹具，并进行了受力分析和强度校核。选择三维动画动态仿真方案作为本课题仿真的技术路径。应用三维机械设计软件SolidWorks对动态仿真所需要的三维实体模型进行建模，在这些实体模型的基础上，进行了虚拟装配和碰撞、干涉检查。通过．STL文件格式实现了SolidWorks和3DSMAX两种不同数据格式的接口。应用三维动画制作软件3DSMAX对线性摩擦焊接过程进行了

3、三维动态仿真。在对仿真结果分析和研究的基础上探讨了线性摩擦焊机振动源形式的选取，以及整体叶盘线性摩擦焊接、焊后机加工与无损检测等工艺。分析了工艺参数对线性摩擦焊接过程的影响。对两种接体叶盘提出了焊后去除飞边和凸台的工艺方法，压气机整体叶盘飞边和凸台宜采用五坐标数控加工去除：涡轮整体叶盘飞边采用电火花数控线切割或电火花穿孔成型加工去除。对焊后内部陷缺建议采用超声波检测，对表面缺陷检测采用渗透探伤。本文所取得的上述研究成果为下一步进行线性摩擦焊机的设计和工艺研究奠定了基础。填补了虚拟制造、动态仿真技术在摩擦焊接技术领域应用的窄闩。关键词

4、：整体叶盘线性摩擦焊动态仿真虚拟制造sc，lidWorks3DSMAXABSTRACTThemanufactureoftheblade—and—disk(blisk)isakeytechniquetodevelophighthrust—weightratioaeroengines．Linearfrictionwelding(LFW)isoneofthemostadvancedmethodstoproducebliskWiththefinancialsupportfromtheaviationsciencefoundation(The

5、simulationandvirtualmanufacturingoflinearfrictionweldingprocessoftheblisk)，thedynamicsimulationoflinearfrictionweldingprocessofthebliskhasbeenresearched，thecorrelativepartssuchastechnologyandstructurehavebeeninvestigatedinthisarticleBasedontheparametersanalysisoftwokin

6、dsofblisks—-·---turbineandsupercharger,whichrepresenttwokindsofbliskswithsimilaranddissimilarmaterialbetweenbladeanddisk．structuresoflinearfrictionweldsaredesigned．Thesuperchargerdiskisdesignedtobebossstructurewithaweldingtechnicalbossontherootofthecorrespondingblade；w

7、hiletheturbinediskisgroovedandlefttwosidefacesonthebladerootasweldingsurfaces．Accordingtotheheat—generatedexpressionsandtherelativematerialcharacters，thefrictionweldingparametersofthistwokindsofblisksareachievedTheclampsofthebladearedesignedaccordingtothestructureofbli

8、sks，theforceisanalyzedandthestrengthischecked．Afterelectinga3Danimationdynamicsimulationschemeastechnicalpath，3Dentit