一种整体叶盘电解加工的多点驱动变形套形装置 |
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| 申请号 | CN202311768618.8 | 申请日 | 2023-12-20 | 公开(公告)号 | CN117718549A | 公开(公告)日 | 2024-03-19 |
| 申请人 | 南京航空航天大学; | 发明人 | 朱荻; 陈曦; 刘嘉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 整体叶盘 电解 加工的多点驱动 变形 套形装置，涉及电解加工技术领域，包括第一滑动束套、第二滑动束套、伸缩组件、柔性导流密封套以及进 水 管，第一滑动束套内部开设有滑槽，叶背弹性工作 阴极 和叶盆弹性工作阴极能够伸入至滑槽中并与第一滑动束套滑动连接；第一滑动束套和第二滑动束套相互远离的一端均固定连接有一固定轴，一驱动装置与两个固定轴传动连接；伸缩组件能够带动叶背弹性工作阴极和叶盆弹性工作阴极向相互靠近或远离的方向运动。本发明提供的体叶盘电解加工的多点驱动变形套形装置能够实现套形轮廓的可控变形，大幅提升余量均匀性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种整体叶盘电解加工的多点驱动变形套形装置，其特征在于：包括： |
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| 说明书全文 | 一种整体叶盘电解加工的多点驱动变形套形装置技术领域[0001] 本发明涉及电解加工技术领域，特别是涉及一种整体叶盘电解加工的多点驱动变形套形装置。 背景技术[0002] 整体叶盘是为了满足高性能航空发动机而设计的新型结构件，其将发动机转子叶片和轮盘形成一体，省去了传统连接中的榫头、榫槽及锁紧装置等，减少结构重量及零件数量，避免榫头气流损失，提高气动效率，使发动机结构大为简化，现已在各国军用和民用航空发动机上得到广泛应用。 [0003] 套形电解加工是整体叶盘的重要加工方法，已经广泛应用。套形加工的特点，只能加工等截面的轮廓，对等截面整体叶盘的适应性较好。然而很多新型整体叶盘的叶片型面被设计成变截面的，叶片截面的厚度、弦长等都在变化，等截面的套形加工势必会引起较大的加工误差，导致余量不均，严重限制了套形电解加工技术在变截面整体叶盘中的应用。 [0004] 整体叶盘的开槽加工是叶片加工的第一步也是极其重要的环节，其加工精度直接影响了最后的整体叶盘成品。在对整体叶盘的开槽加工的研究中，为了应对由于叶盘结构越来越复杂而引发的加工精度低、余量不均匀性、效率低等问题，在专利CN201410513097.6中公开了一种可大幅提高整体叶盘电解开槽加工效率的加工电极与加工方法；在专利CN201410013249.6中公开了一种能够利用脉动态套料电解加工法一次性加工出等截面叶片型面的装置及方法；这两个专利高效的加工了进排气边且对叶盘通道加工精度和效率都有所提升，但二者均是针对等截面叶片通道的加工，对于变截面叶片相对扭曲的叶栅通道，加工精度上并不理想。在专利CN201910326896.5中公开了一种通过多根连杆来使内腔变形的套料电解加工电极，实现了大扭曲叶片的套料电解加工，但针对中截面不同周长的变截面叶片，该方法加工周长恒定，不能够灵活适应于不同截面周长的叶片。目前，整体叶盘叶形弯扭复合、截面轮廓差异大，可从叶片变截面加工以及加工装置结构上入手，如果采用弹性加工阴极，实现加工阴极随着叶片截面变化而变化，加工精度将显著提升且结构相对简单，轨迹较易优化实现。然而加工阴极安置与装置结构的变化必然影响各个电极的流场设计，从而导致工装夹具的改变，因此，必须合理设计整体叶盘弹性阴极变截面套形电解加工装置，以保证加工的稳定。 发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种整体叶盘电解加工的多点驱动变形套形装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现套形轮廓的可控变形，大幅提升余量均匀性。 [0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案： [0007] 本发明提供一种整体叶盘电解加工的多点驱动变形套形装置，包括第一滑动束套、第二滑动束套、与所述叶背弹性工作阴极和所述叶盆弹性工作阴极传动连接的伸缩组件、柔性导流密封套以及与所述柔性导流密封套远离所述叶背弹性工作阴极一端连接并连通的进水管，所述第一滑动束套内部开设有滑槽，叶背弹性工作阴极和叶盆弹性工作阴极能够伸入至所述滑槽中并与所述第一滑动束套滑动连接，所述第一滑动束套上开设有条形孔，一导弹铜牌能够穿过所述条形孔并伸入至所述滑槽中与所述叶背弹性工作阴极和所述叶盆弹性工作阴极固定连接，所述导弹铜牌能够在所述条形孔中往复运动；所述叶背弹性工作阴极和所述叶盆弹性工作阴极远离所述第一滑动束套的一端均与所述第二滑动束套固定连接，所述第一滑动束套和所述第二滑动束套相互远离的一端均固定连接有一固定轴，两个所述固定轴同轴设置，一驱动装置与两个所述固定轴传动连接，所述驱动装置能够驱动两个所述固定轴向相互靠近或远离的方向运动；所述伸缩组件能够带动所述叶背弹性工作阴极和所述叶盆弹性工作阴极向相互靠近或远离的方向运动；所述柔性导流密封套一端的部分边缘与所述叶背弹性工作阴极固定连接，另一部分边缘与所述叶盆弹性工作阴极固定连接。 [0008] 优选的，所述伸缩组件包括对称设置的两个伸缩单元，各所述伸缩单元均包括多个伸缩杆，一个所述伸缩单元与所述叶背弹性工作阴极传动连接，另一个所述伸缩单元与所述叶盆弹性工作阴极传动连接。 [0009] 优选的，各所述伸缩单元均包括三个伸缩杆。 [0010] 优选的，所述进水管上开设有供液口。 [0011] 优选的，所述柔性导流密封套的横截面积小于所述进水管的横截面积。 [0013] 本发明相对于现有技术取得了以下技术效果： [0014] 本发明提供的整体叶盘电解加工的多点驱动变形套形装置，采用第一滑动束套、第二滑动束套以及伸缩组件能够调整叶背弹性工作阴极和叶盆弹性工作阴极实现电解开槽加工，在伸缩组件的牵引运动以及驱动装置带动第一滑动束套和第二滑动束套进行的直线运动下，可调控叶背弹性工作阴极和叶盆弹性工作阴极的弦长与轮廓进而通过改变截面实现叶片变截面套形加工，极大地减小了套形开槽的余量差，大幅度提升加工精度。附图说明 [0015] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0016] 图1为本发明提供的整体叶盘电解加工的多点驱动变形套形装置的结构示意图； [0017] 图2为本发明提供的柔性导流密封套以及弹性工作阴极装配的结构示意图； [0018] 图3为本发明提供的弹性工作阴极变轮廓套形加工中阴极随伸缩杆运动的示意图； [0019] 图中：1‑固定轴；2‑第一滑动束套；3‑导电铜牌；4‑叶背弹性工作阴极；5‑伸缩杆；6‑供液口；7‑底板；8‑进水管；9‑叶盆弹性工作阴极；10‑第二滑动束套；11‑柔性导流密封套；12‑固定体。 具体实施方式[0020] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0021] 本发明的目的是提供一种整体叶盘电解加工的多点驱动变形套形装置，以解决现有技术存在的问题，能够实现套形轮廓的可控变形，大幅提升余量均匀性。 [0022] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 [0023] 本发明提供一种整体叶盘电解加工的多点驱动变形套形装置，如图1所示，于本实施例中，包括第一滑动束套2、第二滑动束套10、与叶背弹性工作阴极4和叶盆弹性工作阴极9传动连接的伸缩组件、柔性导流密封套11以及与柔性导流密封套11远离叶背弹性工作阴极4一端连接并连通的进水管8，第一滑动束套2内部开设有滑槽，叶背弹性工作阴极4和叶盆弹性工作阴极9能够伸入至滑槽中并与第一滑动束套2滑动连接，第一滑动束套2上开设有条形孔，一导弹铜牌能够穿过条形孔并伸入至滑槽中与叶背弹性工作阴极4和叶盆弹性工作阴极9通过螺钉固定连接，导弹铜牌能够在条形孔中往复滑动；叶背弹性工作阴极4和叶盆弹性工作阴极9远离第一滑动束套2的一端均与第二滑动束套10通过螺钉固定连接，第一滑动束套2和第二滑动束套10相互远离的一端均固定连接有一固定轴1，两个固定轴1同轴设置，一驱动装置与两个固定轴1传动连接，驱动装置能够驱动两个固定轴1沿直线向相互靠近或远离的方向运动；伸缩组件能够带动叶背弹性工作阴极4和叶盆弹性工作阴极9向相互靠近或远离的方向运动；柔性导流密封套11一端的部分边缘镶嵌安装于叶背弹性工作阴极4上，另一部分边缘镶嵌安装于叶盆弹性工作阴极9上，加工完成的叶片插于柔性导流密封套11中。 [0024] 本发明提供的整体叶盘电解加工的多点驱动变形套形装置，叶背弹性工作阴极4、叶盆弹性工作阴极9、柔性导流密封套11、第一滑动束套2、第二滑动束套10以及伸缩组件构成套形开槽装置，端面弹性工作阴极为变截面套料加工的根本，变截面套形为通过改变叶背弹性工作阴极4和叶盆弹性工作阴极9的弦长以及轮廓来实现变截面套形，弹性阴极最开始形状根据叶片最上方受控线所确定，叶背弹性工作阴极4和叶盆弹性工作阴极9通过第一滑动束套2和第二滑动束套10的压紧来实现定位以及装配，通过驱动装置驱动固定轴1进行直线运动，从而带动第一滑动束套2和第二滑动束套10进行滑移运动，进一步调节叶背弹性工作阴极4和叶盆弹性工作阴极9的加工长度来实现对加工周长的调控，通过伸缩杆5的运动实现对叶背弹性工作阴极4和叶盆弹性工作阴极9进行弦长的二次调节，使得两条弹性阴极充分发挥出样条曲线的柔性可控特点，从而实现对变截面叶片余量的更精确去除，进而实现变截面套形加工，加工时，叶背弹性工作阴极4和叶盆弹性工作阴极9用一块导电铜牌3压住并将导电铜牌3与电源阴极相连，将工件与电源阳极相连，然后由进水管8进电解液，从两个弹性阴极中间喷射而出，实现正冲式电解加工。 [0025] 伸缩组件包括对称设置的两个伸缩单元，各伸缩单元均包括多个伸缩杆5，一个伸缩单元与叶背弹性工作阴极4传动连接，另一个伸缩单元与叶盆弹性工作阴极9传动连接。 [0026] 各伸缩单元均包括三个伸缩杆5，伸缩杆5的输出端通过铰链与叶背弹性工作阴极4或叶盆弹性工作阴极9固定连接，用于对叶背弹性工作阴极4和叶盆弹性工作阴极9进行牵引，在伸缩杆5的作用下，能够带动叶背弹性工作阴极4和叶盆弹性工作阴极9运动，改变叶背弹性工作阴极4和叶盆弹性工作阴极9型面实现加工，进而实现轮廓变形，在保证叶栅通道去除的同时改变内型腔面的电解去除，减小加工余量差，提高套形电解加工精度。 [0027] 进水管8上开设有供液口6，用于向进水管8中通入电解液。 [0028] 柔性导流密封套11的横截面积小于进水管8的横截面积，通过缩小进液面积，能够增大水压，从而增大电解液流速，导流密封套是柔性的，柔性导流密封套11用于流至端面弹性工作阴极的流场的改善，柔性密封套会随着弹性工作阴极轮廓微调进行随动调整，柔性导流密封套11在端面轮廓变形中维持电解液流场不变。 [0029] 进水管8一端固定连接有一底板7，柔性导流密封套11靠近进水管8的一端开口呈喇叭状，喇叭状边缘形成限位板，一套设于柔性导流密封套11外的固定体12能够将限位板压紧于底板7上，固定体12和底板7之间通过螺钉相连接，底板7和限位板之间可增设螺钉进行连接，用于进一步提高连接的稳定性。 [0030] 本发明提供的整体叶盘电解加工的多点驱动变形套形装置，使用方法包括以下步骤： [0031] 步骤一：将待加工的工件安装于具有直线进给轴的工作台上，工作台能带动工件进行平动，并将工件与电源的正极连接； [0032] 步骤二：将整体叶盘电解加工的多点驱动变形套形装置整体固定在工作台上，并将导电铜牌3与电源的负极连接。 [0033] 步骤三：对工件和两个弹性工作阴极的位置进行检测校对； [0034] 步骤四：将两个弹性工作阴极与工件对刀并确认初始相对位置以及加工间隙，同时确认加工轨迹； [0035] 步骤五：通入电解液，电解液通过由供液口6流入至进水管8内部，经柔性导流密封套11后，从出液口以一定速度喷射至加工面； [0036] 步骤六：接通电源进行加工，加工过程中，工件在旋转轴以及直线进给轴的带动下旋转进给，两个弹性工作阴极在两个滑动束套的带动下做直线运动，调整两个弹性工作阴极的工作轮廓，在伸缩杆5的牵引下带动下调整两个弹性工作阴极的弦长。在电化学阳极溶解反应的作用下，阴极加工刃正对的工件端面材料会发生溶解，随着加工的进行，整个叶盘或叶片将完成加工成型； [0037] 步骤七：加工结束，断开电源，同时停止电解液供液，取下工件。加工过程中通过测量来不断调整加工参数与加工路径，完成整体叶盘或叶片的加工。 [0038] 本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。 |
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