[發明專利]旋印電解加工下不同高度凸臺的成形預測方法及系統

有效

• 申請號: 202110666252.8
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113305382B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 曹文見;王登勇;朱荻;周爍方;崔國威
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23H3/00
• 分類號: B23H3/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發明提供了一種旋印電解加工下不同高度凸臺的成形預測方法及系統，屬于電解加工技術領域。在旋印電解加工不同高度凸臺的過程中，陽極工件圓周表面電流密度呈脈動態變化以實現加工材料的高效去除，該方法包括：建立仿真幾何模型；將陽極工件和陰極工具的圓周表面分別離散成若干個形狀控制點；確定陰極工具形狀控制點的運動形式，陰極工具窗口打開的先后順序以及時間差，實現不同高度凸臺的依次加工；在仿真加工過程中，確定陽極工件圓周表面的腐蝕量，并重新生成新的形狀控制點；提取陽極工件圓周表面最終形狀控制點的仿真數據，獲得不同高度凸臺輪廓；本發明可以為回轉體結構表面不同高度凸臺的高效精密加工提供理論指導。

技術領域

本發明涉及電解加工技術領域，特別是涉及一種旋印電解加工下不同高度凸臺的成形預測方法及系統。

背景技術

機匣是航空發動機的重要回轉體零件之一，它是航空發動機上的主要承力部件。機匣按照功能進行分類，在渦噴發動機上，有進氣處理機匣、燃燒室機匣、渦輪機匣等；在渦扇發動機上，與渦噴發動機上不同的是，還包括風扇機匣、渦輪后機匣、外涵道機匣等。現有機匣一般多采用鈦合金、高溫合金等耐高溫、難切削材料。為減小重量，增加強度以及方便安裝，機匣多為薄壁回轉體結構，且周向在不同高度、不同角度分布不同形狀的加強筋或安裝座。

目前，機匣的加工技術主要以數控銑削技術為主，但是數控銑削技術的缺點比較多，例如加工效率低、刀具費用高、工件易變形、需要多軸數控加工技術才能實現機匣復雜外形面的成形加工，而且設備占用量大。此外機匣在機械加工過程中容易出現表面完整性損傷，會對機匣的使用壽命造成較大的影響。

電解加工技術是基于電化學陽極溶解的加工技術，屬于非接觸式加工技術。由于電解加工技術具有加工效率高、無刀具損耗、無加工應力、不產生加工變形、表面完整性好，尤其適用于鈦合金、高溫合金等耐高溫、難切削材料，被廣泛應用于航空、航天等技術領域。基于電解加工技術的眾多優勢可知，電解加工技術也是非常適用于機匣的加工。鑒于此，北京航空制造工程研究所針對薄壁機匣結構提出了一種高效整體一次成形的電解加工方法，但是該電解加工方法具有很大的局限性，僅僅適用于環形薄壁機匣結構上淺深度的復雜形狀凸臺的加工；沈陽黎明航空發動機有限責任公司提出采用分步、分塊的方式來電解加工機匣外型面，但是該方法陰極設計復雜，加工步驟繁瑣；南京航空航天大學提出了使用剛性回轉體結構的陰極工具來電解加工機匣表面復雜凸臺輪廓的方法，該方法也被稱為旋印電解加工方法，在電解加工過程中，陽極工件圓周表面的電流密度呈現周期性、脈動態變化的特點，此方法可實現機匣表面復雜型面的一次成形加工，具有加工工序簡單，加工效率高，加工表面質量好等優點。因此，現在基本上都采用旋印電解加工方法來電解加工機匣表面復雜的凸臺輪廓。

旋印電解加工機匣表面上相同高度凸臺的成型規律的理論研究相對成熟，然而，對于機匣表面上不同高度凸臺的成型規律的理論研究相對較少。

發明內容

為了更好地研究旋印電解加工過程中不同高度凸臺的輪廓演變規律，需要對不同高度凸臺的成形過程進行仿真預測，進而為實現薄壁回轉體機匣表面上不同高度凸臺的高效精密旋印電解加工提供理論指導。鑒于此，本發明提供一種旋印電解加工下不同高度凸臺的成形預測方法及系統。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種旋印電解加工下不同高度凸臺的成形預測方法，包括：

確定待加工回轉體工件對應的旋印電解加工回轉體工件表面不同高度凸臺的仿真幾何模型；所述仿真幾何模型包括待加工回轉體工件和陰極工具；所述待加工回轉體工件為陽極工件，所述陰極工具的圓周表面上設有多個窗口；

將所述陽極工件的圓周表面離散成多個第一形狀控制點，將所述陰極工具的圓周表面離散成多個第二形狀控制點；

確定所述陰極工具圓周表面上所有所述第二形狀控制點的運動形式；

確定所述陰極工具內相鄰兩個窗口啟動的先后順序以及時間差；