整体叶盘电解加工组合式阴极结构优化及试验研究.pdf

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1、《电加工与模具~2o15年第2期设计·研究整体叶盘电解加工组合式阴极结构优化及试验研究邓守成，刘嘉，朱栋，朱荻(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：在整体叶盘电解加工中，组合式阴极受狭窄加工区空间的限制，整体刚性难以提升。同时，组合式阴极结构特点使叶盆、叶背阴极刚性相互制约，若刚性分布不均，较弱一方会产生较大变形，影响加工精度和重复精度。为了在有限的刚性条件下均衡刚性分布，提出了一种阴极刚性优化方法，以叶盆、叶背阴极变形差为目标函数，通过有限元单向流固耦合分析法与黄金分割法获得了某组合式阴极的最优结构。采用优化结果开展了工艺试验，试验样件具有较好的加工重复精度。关

2、键词：电解加工；整体叶盘；组合式阴极；结构优化中图分类号：TG662文献标识码：A文章编号：1009—279X(2015)02—0038—05OptimizationandExperimentofCombinedCathodeStructureinElectrochemicalMachiningofBliskDengShoucheng，LiuJia，ZhuDong，ZhuDi(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：InECMblisk，becausethestructur

3、eofthecombinedcathodeislimitedbythenarrowmachiningspace，itisdificulttoimproveitsoverallrigidity．Meanwhile，thecathoderigidityinbothsuctionsunCaceandpressuresurfacerigidlyrestricteachother．Andthenon—uniformitydistributionoftherigiditycouldleadtoalargedeformationinthecathodewhichwouldaffectthemac

4、hiningandrepeataccuracy．Amethodofoptimizationincathodestructurewasproposedtobalancethedistributionoftherigidity．Thedeformationdifferencebetweensuctionsurfacecathodeandpressuresurfacecathodewasusedastheobjectivefunction，andtheminimumvaluewastheoptimalsolution．Theone-waycouplingandgoldensectionm

5、ethodwereemployedwithfiniteelementmodeling(FEM)toobtaintheoptimalstructureofcathode．Andtheexperimentsshowedthattherepeataccuracywasimprovedgreatlywiththeoptimalcathode．Keywords：ECM；turbineblisk；combinedcathode；structureoptimization整体叶盘是为了提升航空发动机性能而设计分困难。电解加工是基于电化学阳极溶解原理去除的一种新型结构件【1]。它将叶片和轮盘做成一

6、体，替材料的一种工艺方法，具有工具无损耗、加工不受代了榫头与榫槽通过锁片连接的方式，使其结构简金属材料本身力学性能的限制、加工效率高等特化、重量减轻、可靠性增强。整体叶盘结构复杂，叶点，被广泛应用于航空航天、兵器、模具等领域[2_3]，片超薄、扭曲，叶间通道狭窄，通常选用钛合金、高是整体叶盘等难切削复杂零件理想的制造加工工温合金等难切削材料，加工精度要求苛刻，制造十艺口】。美、英、俄、德等航空制造强国都将电解加工作为航空发动机整体叶盘制造的主要方法，包括中国在内的专家学者都对整体叶盘电解加工技术开展收稿日期：2014—12—30了大量研究，如：群电极多通道加工、径向进给通道基金项目

7、：国家自然科学基金资助项目(51205199)；航空科学基金资助项目(20133052)加工、数控展成电解加工、W型流场型面电解加工第一作者简介：邓守成，男，1989年生，硕士研究生。及三维复合流场型面电解加工等[4-砌。一38一设计·研究《电加工卜j模具)2015年第2期在电解加工中，工件型面的成形是由阴极形状重影响电解加工精度和稳定性。因此，为避免I-．述保证的，阴极变形是影响加工精度与重复性的重要情况，有必要针对组合式阴极的组合结构进行分析因素。由于整体叶盘结构