整体叶盘型面电解加工阴极“C”形加强筋结构优化设计.pdf

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1、·机械制造·万龙凯。等·整体叶盘型面电解加工阴极“C”形加强筋结构优化设计整体叶盘型面电解加工阴极“C"形加强筋结构优化设计万龙凯，曲宁松，刘嘉，徐正扬，朱栋(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：电解加工整体叶盘时，由于叶栅通道狭窄。阴极工具必须设计成薄片结构，因此减少工具阴极在高速、高压电解液环境中的变形显得尤为重要。采用单向流固耦合方法分析了三维复合流场下2．5mm等厚度薄片阴极的变形，分析结果表明该阴极变形量过大，无法满足要求。设计了“C”形加强筋结构。提出了一种加强筋厚度优化方法，获得了最优加强

2、筋厚度，并对设计优化后的阴极进行变形仿真，仿真结果表明：叶背阴极变形量从0．052mm减少到了0．0037mm，叶盆阴极变形量从O．061mm减少到了0．0074mm，阴极变形量显著减小。关键词：电解加工；整体叶盘；变形仿真；阴极结构设计；优化中图分类号：TG662；TP391．9文献标志码：B文章编号：1671．5276(2015)03．0005—04OptimalDesignofCathodeC-shapedReinforcedStruetureinBliskECMWANLong-kai，QUNing-song，LI

3、UJia，XUZheng—yang，ZHUDong(NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing210016，China)Abstract：InthebliskECMprocess．becausethechanneIbetweentwobladesiSnarmw．thecathodemustbethin-sheetstructure，thereforeitiSespeciallyimportanttodecreasethecathodedeformationint

4、heelectrolyteundercertainpressure．0Bewayfluid—struo·tureinteractionmethodiSusedtoanalyzethedeformationofthethin-sheetcathodewith2．5mmcross-sectioninthe3Dcomplexflowfield．AsthecathodedeformationiSSOIargethatitcannotmeettherequirements．C-shapedreinforcedstructure。w

5、hosethinknesswillbeOptimizedbyanoptimizationmethod．iSdesigned．Thenthedeformationsimulationofthenewcathodeiscarriedout．There-suitshowsthat．theconvexcathodedeformationiSreducedfr0mO．O52mmtO0．0o37mm．andtheconcavecathodedeformationiSreducedfr0mO．O61mmtOO．oo74mm．Theca

6、thodedeformationiSgreatlyreduced．Keywords：ECM；blisk；deformationsimulation；cathodestructuredesign；optimization中，电解液使阴极承受复杂的液压载荷，由于电解液压力0引言较高，薄片阴极在液压载荷下容易变形。变形的阴极势必对加工精度造成影响，严重时会引起加工中阴阳两极接整体叶盘是为了满足高性能航空发动机而设计的新触，导致加工短路，因此开展阴极变形研究对提升加工精型结构件】]。整体叶盘结构复杂，叶片超薄、扭曲，叶栅度和稳定

7、性至关重要。一般情况下，可以通过增加阴极厚通道狭窄，通常选用钛合金、高温合金等难切削材料，加工度来减少变形。但由于部分叶盘毛坯的叶栅通道狭窄，且精度要求苛刻，机械加工十分困难[2]。电解加工是基于叶型扭曲程度大，阴极自身厚度增加非常有限，无法满足电化学阳极溶解原理去除金属材料的一种非接触式加工要求，文中开展了对阴极加强筋结构的设计优化研究。采方法，具有加工成本低、加工效率高和阴极无损耗等诸多用单向流固耦合方法分析了三维复合流场下2．5mm等厚优点_3]。国外如美国CE公司采用成形或近成形阴极的度薄片阴极变形：根据夹具、工

8、件毛坯和工具阴极的相对五轴数控电解加工方法对先进发动机整体叶盘进行加位置关系．设计了“c”形加强筋结构；提出了一种加强筋工[4]：德国AEG采用单头卧式机床电解加工整体叶厚度优化方法．并对设计优化后的阴极进行了变形仿真分盘]。国内学者针对整体叶盘电解加工技术也开展了许析。结果表明：对阴极结构的设计优化大大减少了阴极多