整体叶盘叶栅通道径向进给电解加工电场仿真和试验研究.pdf

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1、《电加工与模具》2013年第2期设计·研究整体叶盘叶栅通道径向进给电解加工电场仿真和试验研究廖德平，李寒松，徐正扬，孙伦业，朱获(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：采用径向进给电解加工技术加工整体叶盘，建立了基于电场分布的电解加工数学模型，用有限元分析方法对加工过程进行模拟和求解，探讨了径向进给电解加工的成形规律，并分析了屏蔽式工具电极和非屏蔽式工具电极的成形差异，最后开展了相关工艺试验。结果表明，试验结果和仿真结果较吻合，采用屏蔽式工具电极比采用非屏蔽式工具电板加工的叶栅通道侧面间隙更均匀，加工后叶盆余量差从4．11mm减小到2．58mm，叶背

2、余量差从3．76mm减小到2．53mm。关键词：整体叶盘；电解加工；电场仿真中图分类号：TG662文献标识码：A文章编号：1009—279X(2013)02—0030—05TheEleetricFieldSimulationandExperimentalStudyontheMethodofElectrodeRadialFeedinginBliskECMLiaoDeping，LiHansong，XuZhengyang，SunLunye，ZhuDi(NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing210016，Chi

3、na)Abstract：ThispaperpresentsamethodofelectroderadialfeedinginbliskECM．Amathematicalmodelbasedonelectricfieldthatdescribetheprocessingwasdeveloped，whichisusedtosimulatedtheprocessingwithfiniteelementmethod．Thenthstudyonformingrulewasinvestigatedandtheform—ingdifferencebetweenshieldedel

4、ectrodeandnon—shieldedelectrodewasanalysed，finallytheexperi—mentalinvestigationswerecarriedout．Theexperimentalresultisconsistentwiththesimulationre—sults．Thesidegapofblisktunnelprocessedbyshieldedelectrodewasmoreuniformthanbynon—shieldingelectrode．Theallowancedifferenceofleafbasindecre

5、asedfrom4．11mmto2。58mmandleafblackdecreasedfrom3．76mmto2．53mm．、Keywords：blisk；ECM；electricfieldsimulation整体叶盘结构应用于新型航空发动机后，不仅的工件，在可切削材料的加工中能取得很好的加工有效减轻了发动机重量，减少了零件数量，还提高了效果，是目前加工整体叶盘的主要方法之一。但其发动机的推重比和可靠性，成为新型航空发动机的在加工过程中刀具损耗严重，且在加工小通道、薄壁关键部件⋯。由于整体叶盘叶形复杂，精度要求高，叶片和难加工材料时较困难。电解加工是利用金且多采用钛

6、合金、高温合金等难加工材料，给制造带属工件在电解液中发生阳极溶解反应来去除材料的来很大困难。一种加工方法。由于它具有工具电极无损耗、无切整体叶盘的加工方法主要有数控铣削、电解加削力、不受材料强度和硬度的限制、可加工复杂型面工等。数控铣削加工柔性好，可加工各种复杂形状等诸多优点，故受到了国内外学者的重视，并对此展开了一系列研究，取得了诸多成果，如：采用直收稿日期：2012—11—14’线刃展成数控电解加工整体叶盘；采用倒置绝缘基金项目：国家自然科学基金资助项目(51005119)第一作者简介：廖德平，男，1988年生，硕士研究生。腔电极进行叶盘电解加工。。；在加工整体

7、叶盘的过一30一《电加工与模具》2013年第2期设计·研究叶片之间的余量也变得均匀。式中：'7为电流效率；∞为体积电化学当量。叩与电流密度i有关，由于不易计算，所以一般用实验方2建模与仿真法测得两者与电流密度的关系曲线(图6)，实验为了研究径向进给电解加工的成形规律，建立在10％的NaNO溶液中进行，工件材料为高温合了基于电场的加工过程有限元仿真模型，并对两种金。工具电极的加工过程进行仿真模拟。以加屏蔽的工具电极为例，选取一个截面进行分析，建立电场分析模型(图5)。为了求解方便且不失准确，可假设电解液中的电场为无源电场，电解液电导率为常数且各向同性⋯，同时不计阴