整体构件周向叶片电解加工流场设计及实验

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1、第46卷第5期2014年10月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics&Astronautics整体构件周向叶片电解加工流场设计及实验彭苏皓徐正扬谷洲之朱栋刘嘉(南京航空航天大学机电学院，南京，210016)V01．46No．50ct．2014摘要：针对整体构件周向叶片的特点与加工难点，设计了带有内置绝缘腔的电解套型加工工具阴极，建立了两种进液方式的流场三维模型，采用有限元法对两种进液方式的流场进行仿真计算。计算结果表明由绝缘腔的叶盆叶背两侧进液并对出液口进行优化的流场方式

2、较好，电解液流速较高且流场较均匀。使用根据有限元仿真结果设计的阴极开展实验，结果表明实验与流场仿真结果相符，采用优化流场模型的加工过程流场稳定，加工效率较高。关键词：整体构件周向叶片；流场设计；阴极设计；仿真中图分类号：TG662文献标志码：A文章编号：1005—2615(2014)05—0750—07FlowFieldDesignandExperimentofElectrochemicalMachiningofIntegralComponentsCircumferentialBladePengSuhao，XuZhengyang，

3、GuZhouzhi，ZhuDong，LiuJia(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering。NanjingUniversityofAeronautics8LAstronautics，Nanjing，China，210016)Abstract：Consideringthecharacteristicsandmachiningdifficultiesofintegralcomponentscircumferen—tialblade，thedesignofcathodewithainsula

4、tedcavityiScarriedout．TWOthree-dimensionalmodelsoftheflowfieldarebuilt，andthefiniteelementmethodiSappliedtotheflowfieldsimulation．Analysesoftheresultsshowthattheinletofelectrolytefromthesideofbladebasinandbackwithanoptimizedout—letisbetter，flowrateishigherandtheunifor

5、mityofflowfieldisbetter．TheexperimentiscarriedoutbasedonthecathodewhichiSdesignedbysimulationresults．Experimentalresultsshowthatthesimu—lationresultsareaccurate，theprocessissteadyandthemachiningefficiencyishigher．Keywords：integralcomponentscircumferentialblade；flowfie

6、lddesign；cathodedesign；simulation整体构件是航空发动机的核心部件之一，与传统结构相比，整体构件将叶片与轮盘设计为一体，具有减重、增效、提高可靠性等优点[1]。整体构件结构复杂，通常采用钛合金、高温合金等难加工材料，机械切削性能较差[2]。电解加工是一种基于电化学阳极溶解原理的非接触式加工方法，具有无工具损耗、适合加工难切削材料、加工效率高等优点[3。5]。国内外针对等截面叶片整体构件的电解加工开展了深入的研究，首都航天机械公司田继安等人提出了带有倒置绝缘腔阴极的小间隙套型加工工艺，有效地提高了加工精

7、度[6]。流场是影响电解加工稳定性的关键因素之一。关于电解加工中流场的研究已经有较深入的发展，刘嘉等人提出了三维复合流场模式，优化了整体叶盘叶型电解加工流场[71；徐正扬、徐庆等研究了整体叶盘通道电解加工的流场均匀性，表明较小孔径出液方式均匀性较好[8‘91；傅秀清等人研究了球型阴极数控电解加工的流场特性，改进了阴极内部结基金项目：新世纪优秀人才支持计划(NCET-12—0627)资助项目；中央高校基本科研业务费专项资金(NE2014104)资助项目。收稿日期：2014-05—10；修订日期：2014-07—10通信作者：徐正扬，

8、男，教授，E-mail：xuzhy@nuaa．edu．cn。第5期彭苏皓，等：整体构件周向叶片电解加工流场设计及实验751构与出液口形状[1叼；孙伦业提出了可控对称电解液流动方式，提高了整体叶盘电解加工稳定性与加工质量[1叼；朱栋等人提出了W型流道