發(fā)布時間：2020-08-01 09:21

【摘要】：擴壓器作為航空發(fā)動機的關(guān)鍵部件,其性能的好壞直接影響航空發(fā)動機的使用壽命。電解加工以其工具無損耗、批量生產(chǎn)加工成本低、適合加工難加工材料等優(yōu)點,已經(jīng)成為擴壓器制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以航空發(fā)動機擴壓器為加工對象,開展了套料電解加工技術(shù)研究,具體內(nèi)容如下:(1)針對特殊結(jié)構(gòu)的擴壓器,采用套料電解加工方式并設(shè)計了電解加工流場。開展了出液敞開式和轉(zhuǎn)角式的流場對比仿真研究,優(yōu)化出液間隙和轉(zhuǎn)角間隙等參數(shù),結(jié)果表明,出液轉(zhuǎn)角式流場比敞開式更加均勻,當(dāng)出液間隙為0.35 mm、轉(zhuǎn)角間隙為0.3 mm時,流場均勻性最優(yōu)。采用最優(yōu)的流場參數(shù)設(shè)計了密封夾具,開展了套料電解加工對比試驗研究,結(jié)果表明,在優(yōu)化的出液轉(zhuǎn)角式流場下,加工過程穩(wěn)定,實現(xiàn)了陰極進給速度0.5 mm/min的加工。(2)開展了變電壓減小擴壓器葉片錐度的研究。建立了減小錐度的數(shù)學(xué)模型,進行了變電壓減小葉片錐度試驗。結(jié)果表明,相比20 V的恒壓加工,采用15 V至19.02 V的變電壓加工,葉片錐度正切值從0.071減小到0.006。(3)開展了余量誤差等比例調(diào)節(jié)陰極修正的研究。建立了陰極修正數(shù)學(xué)模型,進行了陰極修正試驗。結(jié)果表明,使用余量誤差等比例調(diào)節(jié)陰極修正方法,葉片單面余量:左側(cè)面0.43-0.48mm;右側(cè)面0.38-0.43 mm;前緣0.46-0.52 mm。(4)針對航空發(fā)動機擴壓器,開展了特殊結(jié)構(gòu)的擴壓器套料電解加工應(yīng)用研究,優(yōu)化了工藝參數(shù),研制出擴壓器扇段試件,經(jīng)檢測,葉片單面余量:左側(cè)面0.45-0.49 mm;右側(cè)面0.37-0.46 mm;前緣0.48-0.54 mm,重復(fù)加工精度為0.072 mm,單個葉片加工時間為13.33 min。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V263
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 緒論.1 課題研究背景航空發(fā)動機作為飛機的心臟對飛機的性能起著至關(guān)重要的作用，因此其設(shè)計制造技術(shù)也了國內(nèi)外科研工作者的研究熱點�，F(xiàn)代航空發(fā)動機的渦輪、壓氣機、風(fēng)扇上大量使用整體如整體擴壓器、整體葉盤、整體葉環(huán)等來替代傳統(tǒng)裝配結(jié)構(gòu)[1-3]。整體構(gòu)件具有如下優(yōu)勢：（去了榫頭、榫槽以及相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)，大大減輕了發(fā)動機風(fēng)扇、渦輪轉(zhuǎn)子、壓氣機等重量。（2）整體構(gòu)件沒有分體結(jié)構(gòu)的多個零件的公差的疊加和裝配誤差，其允許的加工公差范圍來的零件要大[8]。（3）避免了分離件之間的磨損與微裂紋，航空發(fā)動機的安全可靠性大大，其工作壽命也得到了有效的延長[9]。圖 1.1 為傳統(tǒng)葉盤與整體葉盤的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。

（c）楔形擴壓器 （d）管式擴壓器圖 1. 2 整體式擴壓器實物圖3 航空發(fā)動機整體構(gòu)件制造技術(shù)目前，各國的相關(guān)科研技術(shù)人員針對整體構(gòu)件制造的關(guān)鍵技術(shù)進行了攻堅克難的研究了豐碩的成果，其中較為典型的先進制造技術(shù)包括精密鑄造技術(shù)、精密鍛造技術(shù)、多削技術(shù)、電子束焊接技術(shù)、電火花加工技術(shù)和電解加工技術(shù)，下文將對這幾種先進制行簡要的介紹。（1）精密鑄造技術(shù)是在傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)基礎(chǔ)上與現(xiàn)代計算機技術(shù)、有限元仿真技術(shù)等發(fā)展而來[32-35]。如圖 1.3 所示為精密鑄造的鋁合金葉盤。美國 Howmet 公司在 20 世紀(jì)年代針對整體葉盤輪盤晶粒粗大的問題提出了 Grainex(GX)細(xì)晶鑄造與熱等靜壓 ( HI的技術(shù)[36]。2002 年，Bhaumik 等人采用由精密鑄造技術(shù)制造的 Mar-M-247 合金整體葉出其在持久試驗過程中葉片后緣失效的原因[37]。北京航空材料研究院通過整體細(xì)晶工了葉片晶粒度達(dá) ASTM3—5 級，葉盤輪轂晶粒度達(dá)到了 ASTM2—3 級的整體葉盤[38]

葉片擴壓器[31]（c）楔形擴壓器 （d）管式擴壓器圖 1. 2 整體式擴壓器實物圖1.3 航空發(fā)動機整體構(gòu)件制造技術(shù)目前，各國的相關(guān)科研技術(shù)人員針對整體構(gòu)件制造的關(guān)鍵技術(shù)進行了攻堅克難的研究，并取得了豐碩的成果，其中較為典型的先進制造技術(shù)包括精密鑄造技術(shù)、精密鍛造技術(shù)、多軸數(shù)控銑削技術(shù)、電子束焊接技術(shù)、電火花加工技術(shù)和電解加工技術(shù)，下文將對這幾種先進制造技術(shù)進行簡要的介紹。（1）精密鑄造技術(shù)是在傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)基礎(chǔ)上與現(xiàn)代計算機技術(shù)、有限元仿真技術(shù)等相結(jié)合發(fā)展而來[32-35]。如圖 1.3 所示為精密鑄造的鋁合金葉盤。美國 Howmet 公司在 20 世紀(jì)七八十年代針對整體葉盤輪盤晶粒粗大的問題提出了 Grainex(GX)細(xì)晶鑄造與熱等靜壓 ( HIP)相結(jié)合的技術(shù)[36]。2002 年，Bhaumik 等人采用由精密鑄造技術(shù)制造的 Mar-M-247 合金整體葉盤探索出其在持久試驗過程中葉片后緣失效的原因[37]。北京航空材料研究院通過整體細(xì)晶工藝鑄造了葉片晶粒度達(dá) ASTM3—5 級，葉盤輪轂晶粒度達(dá)到了 ASTM2—3 級的整體葉盤[38]。

【參考文獻】

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本文編號：2777276