基于间隙实际电场分布的叶片电解加工阴极设计

根据电解加工的基本原理,探讨了基于间隙内简化电场和基于间隙内实际电场分布数学模型的叶片电解加工阴极设计方法,对比分析了这两种阴极设计方法对间隙内电场强度分布的影响,通过一组工艺试验验证了阴极设计的精度.结果表明,基于间隙内实际电场分布的有限元阴极设计方法更符合电解加工的实际物理过程,阴极设计更加精确合理.     

考虑流场特性的发动机叶片电解加工阴极设计及数值仿真

为了提高阴极设计的精度,本文在考虑流场特性的基础上,分析了气泡率、温度、压力以及流速等因素对电解加工的影响,建立了电解加工间隙的数学模型,完成了叶片叶盆电解加工的阴极设计,同时对加工间隙中电场强度的分布进行了仿真,并和根据单纯考虑电场作用的模型所设计的阴极进行了对比．结果表明,同时考虑流场和电场两因素时,间隙内的电场强度比单纯考虑电场因素时的电场强度大9％,其分布和叶片型面变化接近,说明考虑流场特性的阴极设计模型更能够真实的反映加工工件型面的变化,更加符合电解加工实际物理过程的本质,从而提高了阴极设计的精度,减少了阴极修正的次数．     

基于神经网络的叶片电解加工阴极修正模型及其仿真

工具阴极的精确设计与修正是电解加工研究难点之一。采用人工神经网络技术,建立了基于改进BP神经网络的数字化阴极修正模型。通过模型对阴极型面进行了数字化修正,改变传统人工修正的方法,提高阴极修正效率。以多次阴极修正数据为基础,对型面修正量进行预测。结果表明：网络模型预测的阴极修正量与试验修正量比较接近,最大绝对误差在0.015mm左右,证明网络模型具有较好的预测效果。该网络模型能广泛应用于航空发动机叶片等复杂型面阴极的数字化修正,减少修正次数,缩短阴极修正周期,提高叶片电解加工精度。     

端面凸轮电解加工总装及阴极设计

端面凸轮空间曲面倾角2．5±30’,要求表面粗糙度Ra0．2μm,材料3Crl3,硬度HRC52-56。采用机械加工需要数控铣、数控磨、抛光三道工序,磨具需要专门制造或外购,工时30多分钟,抛光效果往往难以达到设计要求。采用电解加工可以一次成型,为了保证表面质量,采取反向供液方案,从主轴孔引进的电解液通过分液套进入加工区,由中心孔流出。通过理论校核,本套工装基本达到电解加工的各项技术要求。若采用该装置进行加工,当进给速度控制为O．05mm／min时,10分钟即可完成加工,有望获得更高的经济收益。本文仅就总装及阴极头设计做以说明。     

三轴进给的叶片电解加工

为了消除多工序、多次定位对叶片电解加工精度的不利影响，自行研制开发了三轴进给的叶片电解加工系统及其控制系统软件．该加工系统不仅可以实现叶身全方位一次电解成型，而且可按照优化的角度进行电解加工．同时从理论上推导了叶片装夹角和阴极进给角与电解加工精度的关系，提出了二次判优准则．在Unigraph软件平台上，对某型航空发动机叶片进行实体造型，并以叶片的实体造型为研究对象，结合二次判优准则及自行开发的判优软件，对叶片装夹角和阴极进给角进行优化，优化结果符合实际加工情况．     

叶盘通道径向电解加工的流场设计及试验

合理的流场设计是实施电解加工的必要前提.为实现叶盘通道的全方位电解加工,采用径向电解加工方法对某型整体叶盘进行研究.首先,设计了可控对称式电解液流场;然后,建立了流场的有限元模型,并利用有限元法对流动方式进行了仿真分析;最后,为验证流场设计的合理性,开展了叶盘通道电解加工试验,试验结果显示,与传统流动方式相比,采用可控对称式流场,叶盘轮毂的表面粗糙度从2.450μm降低至0.154μm,轮毂的加工重复精度在0.07mm以内,叶盆、叶背的重复精度在0.17mm以内.这一结果表明,流场设计合理,有利于提高轮毂的加工质量,可获得较好的加工稳定性及一致性.     

基于神经网络和模糊控制的电解加工间隙控制

利用阴极面上承受的来自电解液的压力来反映电解加工间隙的大小．用BP神经网络实现间隙向力信号的非线性映射,把间隙的误差转化为力的误差及误差的变化信号,以此作为模糊控制器的输入;以加工电压的增量作为模糊控制器的输出,实现对间隙的控制．根据间隙控制的理论公式,建立了仿真模型,在Matlab的Simulink模块中通过对神经网络、模糊控制器和电解加工系统联合组成的智能控制系统的仿真试验来整定模糊控制器的3个增益参数．结果表明,所提出的控制方法对间隙的控制具有很好的效果,无稳态误差,且速度快、鲁棒性好．     

端面凸轮电解加工工装总体结构设计

采用电解加工可以一次成型,为了保证表面质量,采取反向供液方案,从主轴孔引进的电解液通过分液套进入加工区,由中心孔流出。为了保护零件已加工过的内外圆柱面免受杂散腐蚀,采取内外护套,由于零件的内外柱面尺寸公差较大,将内、外护套设计成开口式,内护套的孔做成内圆锥面,外径按零件内柱面设计,夹紧时由锥面螺钉将内护套涨开,与零件内柱面贴紧,外护套用弹性夹头通过旋动琐紧螺母使其内孔与零件外柱面贴紧。     

基于信息融合的叶片加工间隙在线检测方法

为了精确实现电解加工间隙的在线检测,基于六维力和加工电流,利用多传感器数据融合理论,将六维力传感器信息与加工电流传感器信息进行融合,采用最小二乘加权融合算法,得到间隙融合方程式.该融合方程式比六维力或加工电流单独信号得到的方程更准确反映间隙值,从而实现两类传感器信息综合检测加工间隙.以某型航空发动机叶片为对象,对半面、斜面、叶片型面3种加工阴极进行试验,利用融合方程式在线检测加工间隙.试验表明:信息融合可以提高加工间隙在线检测的准确性,融合公式在间隙范围为0.2～0.4 mm内,实现检测误差小于10%.     

基于叶片型面扭角分析的整体叶轮展成电解加工运动设计

为提高展成电解加工整体叶轮叶片型面的加工精度和阴极运动设计的效率,以直纹面叶轮为例,研究了叶片扭角对展成电解加工的影响,提出对叶片型值点拟合曲线做法向偏置,以偏置曲线生成的特征点为依据进行展成运动轨迹设计,并根据工艺试验确定工具阴极运动参数的展成运动设计方法,从而消除叶片扭角对加工精度的不利影响。实例验证表明,采用该方法可以快速有效的进行整体叶轮叶片型面展成电解加工阴极运动设计,并可提高加工精度。     

模板阴极电解加工群孔的成形规律

采用模板阴极进行电解加工群孔试验,探讨了模板阴极电解加工的成形规律,建立了反映实际加工过程的数学模型,并考虑非线性电解液的影响,利用参数化有限元分析技术对蚀除过程进行模拟和数值求解,最后进行了相应的试验验证.结果显示:仿真蚀除的深度和直径与实际加工的深度和直径相符;采用模板阴极双面电解加工方式可减小孔的锥度和缩短加工时间;模板阴极电解加工方式可低成本、高效率地在金属薄板上加工出群孔结构.     

Magnetic Electrochemical Finishing Machining

How to improve the finishing efficiency and surface roughness have been all along the objective of research in electrochemical polishing. However, the research activity, i.e. during electrochemical polishing, directly introduce the magnetic field to study how the magnetic field influences on the finishing efficiency, quality and the electrochemical process in the field of finishing machining technology, is insufficient. When introducing additional magnetic field in the traditional electrochemical pol...     

整体叶轮分步法数控电解加工工艺与路径规划

针对航空发动机大直径整体叶轮加工难题,在单步加工法工艺基础上对叶片电解加工工艺进行了改进,提出了分步法叶片电解加工工艺方法。制定了叶片的分步电解加工方案,开发了整体叶轮叶片电解加工的专用软件,利用该软件对叶片电解加工工序的加工区域进行了合理划分并对加工路径进行了规划;采用切片法提取了叶片加工的工艺数据,据此计算出阴极运动的控制轨迹与各坐标轴运动分量,实现了叶片数控加工编程;最后通过加工试验验证了该工艺方法的可行性。实验证明,该工艺方法从加工原理上和技术手段上解决了大直径整体叶轮叶片加工问题,提高了叶片加工质量与加工精度。     

基于BP神经网络的电解加工精度预测模型

为精确地预测电解加工精度,采用了BP神经网络的方法进行建模．在分析影响加工精度主要因素的基础上,确定了BP神经网络模型的特征参数,并根据实际情况,确定了输入层和中间隐层的维数,从而确定了模型的结构．用试验参数对模型结构进行训练,最终建立了一个用于电解加工精度预测的BP神经网络模型．利用该模型进行的精度预测结果表明,该模型的预测误差可以控制在10％以内,具有很高的精度预测能力．     

脉冲态空化射流掩模电解加工试验研究

针对掩模电解加工金属表面微凹坑过程中存在的电解产物排出困难的技术问题,创新性地提出脉冲态空化射流掩模电解加工方法.为了研究该工艺的加工特性,设计了单个微凹坑和阵列微凹坑的加工工艺试验.研究了不同冲液类型、气液比例、气体脉冲频率对于微凹坑表面形貌的影响规律.试验结果表明,采用脉冲态空化射流式的冲液类型相比于传统的纯射流式更具优势,能加工出深径比更高的微凹坑结构;选择较高的气液比例和较低的气体脉冲频率有利于提高微凹坑的深径比;同时推论出脉冲态空化射流掩模电解加工的脉冲扰流与气蚀效应是电解产物及时排出的原因.该方法能够有效改善流场,是实现高效率、高均匀性的表面微凹坑结构的前提.     

高频窄脉冲电解加工的机理研究

探讨了高频窄脉冲电解加工（HSPECM）的机理。结果表明：HSPECM的强脉冲效应，改善了电解加工极间的间隙特性；强压力波，大脉冲间反向电流以及微火花均产生强烈的去极化作用，改善了电流效率特性，缩小了加工截止间隙，这些均强化了阳极溶解的集中蚀除能力，并实现了微小间隙加工。工艺试验证明，上述变化可导致高加工精度，高表面质量和高效率。用HSPECM加工的型腔试件其圆度达到0.02mm，重复精度在0.05mm以内，表面粗糙度在Ra0.60μm以下，使电解加工从半精加工水平提高到了精加工水平。