西京网讯:机械工程学院2013级硕士研究生刘建鑫在校外实习基地——阎良国家航空高技术产业基地西安万钧航空动力科技有限公司,通过模型设计、加工工艺规程设计、五轴数控编程(基于UG-CAM及HyperMill)、加工仿真(Vericut7.2.1)、五轴机床操作(德国HermleC22U)及产品检测等环节完成了一件闭式整体叶盘。
闭式整体叶盘是现代高推重比航空发动机采用的内外环与叶片一体化的最新结构,使发动机结构大为简化,推重比和可靠性得到了进一步的提高。闭式整体叶盘具有开敞性差,材料难加工、切除率大,叶片薄、加工颤振控制难等工艺特征,需要有严格的工艺流程,其数控加工程序显得尤为重要。目前,我国在新型通用航空发动机设计中更多地采用了整体叶盘结构,但是其数控加工制造及工艺成为制约其快速应用的重要课题。
通过此实例研究,刘建鑫提出的闭式整体叶盘叶片设计中曲面造型及有效减小测量数据中坏点对叶片表面一致性的影响的具体技术方法,从工艺源头上提高了闭式叶轮的表面质量。同时,根据模型完成了五轴数控加工程序的编制,解决了由于叶片数量多、相邻叶片间空间狭小而产生的干涉问题;刀轴矢量约束问题;叶盘翻面加工时接刀痕过大等问题,并实现了最佳刀轴方向的确定,优化了表面光顺处理方法,确定了叶盘通道的高效粗加工工艺路线及叶盘型面的精确加工的工艺路线。
该生利用所提出的方法,在西安万钧航空动力科技有限公司完成试件的仿真、加工,在叶盘内圈流道处最大位置度偏差在0.0012~0.0541mm范围之内,叶片叶盆处最大位置度偏差在0.0089~0.0749mm范围之内,叶片叶背处最大位置度偏差在0.0102~0.0817mm范围之内,叶片前缘处最大位置度偏差在0.0064~0.0532mm范围之内,叶片后缘处最大位置度偏差在0.0112~0.0606mm范围之内,满足曲面造型的精度要求,符合叶盘在实际加工过程中对叶片表面质量的技术要求。
闭式整体叶盘工艺的新突破受到学校及企业的高度关注,体现出我校学生极强的思辨能力、学习能力、动手能力,受到学院领导、学院导师和企业导师的一致赞赏。