[發(fā)明專利]一種葉片前后緣精密電解加工電極的設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711249203.4
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108015368B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉海波;桓恒;鄭鑫;陳東;張亞華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)沈陽黎明航空發(fā)動機有限責任公司
• 主分類號: B23H3/04
• 分類號: B23H3/04
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種葉片前后緣精密電解加工電極的設(shè)計方法，屬于電加工領(lǐng)域。該方法根據(jù)所加工的葉片的型面，制造出電極，生成電極三維模型，用ANSYS仿真軟件，由陰極等量偏置處等位面的曲率，計算其電場強度；利用法拉第定律計算電流密度；由電場強度和電流密度，得到陰極型面各處理想的電導(dǎo)率；采用表面處理改變陰極電場集中區(qū)域的表面電導(dǎo)率，電解加工得到理想的葉片。該方法通過改變?nèi)~片成型電極前后緣區(qū)域的電導(dǎo)率，避免了由于前后緣區(qū)域電場集中、流暢紊亂造成的電解加工精度難以保證的問題，并能夠有效降低電極設(shè)計難度，提高電極一次設(shè)計契合度，減少工藝開發(fā)中電極迭代次數(shù)，提高葉片前后緣部位的加工精度，使精密電解加工能夠滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種葉片前后緣精密電解加工電極的設(shè)計方法。

背景技術(shù)

隨著航空工業(yè)的飛速發(fā)展，大量的先進加工技術(shù)被引用到航空發(fā)動機的生產(chǎn)中，電解加工應(yīng)用于整體葉盤和葉片的精密高效加工，與數(shù)控銑削方法相比有著效率高、加工高強度/高硬度材料時電極(刀具)無損耗的優(yōu)勢。在傳統(tǒng)的葉片成型電極設(shè)計中，電極加工區(qū)材料通常為單一金屬材料，電極參與加工部分電導(dǎo)率處處相等。在電極形狀設(shè)計時，通常采用cosθ法，但是cosθ法只是基于電場理論的一般性法則，且在θ角大于45⁰時不再適用。而電解加工過程受到電場、流場、溫度、電解產(chǎn)物等多種因素綜合影響，使得葉片前后緣部位的加工精度難以保證。而針對進排氣邊緣區(qū)域，大都采用電位為位函數(shù)的偏微分方程數(shù)學模型，通過確定加工區(qū)域的閉合邊界，在邊界條件上體現(xiàn)流場、電解場等影響。但對該方程的精確求解卻十分困難。另外，在電極迭代過程中，需要利用五軸數(shù)控高速銑對電極型面進行多次修正，對銑削加工精度要求極高，且不能保證修整到理想的型面狀態(tài)。因此，傳統(tǒng)電極設(shè)計方法使得葉片前后緣部位的加工精度難以保證。

在整體葉盤或葉片葉身型面電解加工中，由于葉片進排氣邊緣所處位置特殊、曲率半徑較小、輪廓形狀復(fù)雜，其電解溶解特性與葉身型面存在較大差異，電解加工成型規(guī)律更加復(fù)雜，進排氣邊緣的精密加工困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)的問題，本發(fā)明的目的是提供一種葉片前后緣精密電解加工電極的設(shè)計方法，該方法特別適用于整體葉盤或葉片類零件的前后緣的加工。該方法通過改變?nèi)~片成型電極前后緣區(qū)域的電導(dǎo)率，避免了由于前后緣區(qū)域電場集中、流暢紊亂造成的電解加工精度難以保證的問題，同時，本設(shè)計方法能夠有效降低電極設(shè)計難度，提高電極一次設(shè)計契合度，減少工藝開發(fā)中電極迭代次數(shù)，提高葉片前后緣部位的加工精度，使整體葉盤和葉片類零件的精密電解加工能夠滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。本方法能夠在國產(chǎn)第四代航空發(fā)動機研制及后續(xù)生產(chǎn)中發(fā)揮巨大作用，具有廣闊應(yīng)用前景。在電極迭代階段，可以利用同一加工程序一次加工出多組相同的電極頭，僅通過改變電極前后緣部位電導(dǎo)率數(shù)值來完成迭代。

本發(fā)明的一種葉片前后緣精密電解加工電極的設(shè)計方法，包括以下步驟：

步驟1，根據(jù)所加工的葉片的型面，制造出電極，所述的電極包括葉盆電極和葉背電極；

所述的葉盆電極和葉背電極均為耐腐蝕金屬材料，葉盆和葉背的型面為所加工的葉片葉身型面的等量偏置；

步驟2，根據(jù)制造出的電極各截面數(shù)據(jù)點，采用三維模擬軟件，生成電極三維模型；

步驟3，對生成的電極三維模型，采用ANSYS仿真軟件，以葉盆電極作為葉盆陰極，以葉背電極作為葉背陰極，根據(jù)葉盆陰極等量偏置處等位面的曲率，計算葉盆陰極等量偏置處等位面的電場強度，同時，根據(jù)葉背陰極等量偏置處等位面的曲率，計算葉背陰極等量偏置處等位面的電場強度；

步驟4，根據(jù)葉片葉身型面預(yù)留余量、葉盆陰極的進給速度、葉背陰極的進給速度，利用法拉第定律計算陰極型面各處的電流密度；

步驟5，根據(jù)計算出的陰極等量偏置處等位面的電場強度和計算出的電流密度，計算得到陰極型面各處理想的電導(dǎo)率；