【文章內容簡介】 xZii12 21m mj jy py截面0b 圖 3— 12 整體渦輪零件圖 1 1 i i n n y x z O 王鑫 直紋型面 葉片電解加工計算機輔助工藝 系統(tǒng) 設計 18 對于此葉輪 ,用上述方法計算出陰極底板尺寸 ,設計出陰極底板及陰極體如以下圖 31 314所示 .其造型如 31 316所示。 圖 3— 13：陰極底板 圖 3— 14 ： 陰極體 王鑫 直紋型面 葉片電解加工計算機輔助工藝 系統(tǒng) 設計 19 陰極三維造型如下： 陰極底板 陰極底板 剖視 圖 3— 15 陰極底板 王鑫 直紋型面 葉片電解加工計算機輔助工藝 系統(tǒng) 設計 20 陰極 體 陰極 體 剖視 圖 3— 16 陰極體 王鑫 直紋型面 葉片電解加工計算機輔助工藝 系統(tǒng) 設計 21 3． 2 夾具設計 實際的數控展成電解 加工機床通常用步進電機諧波齒輪傳動機構，換向時反向剛性差，且旋轉工作臺中的傘齒輪減速機構存在一定的反向間隙。雖然用數控來控制其加工全過程，但不可避免出現(xiàn)周向累積誤差，引起葉片周向分布不均勻，從而使尺寸超差，故考慮以上不足，夾具選用插銷分度機構。 旋轉工作臺在加工過程中要作旋轉進給運動（葉片型線在圓周方向旋轉大約 45176。 ），當加工好一個葉片后，要保證加工下一葉片與前一葉片在周向隔開 1/29 周（ 176。） ，工作臺必須作反向復位。由于本機床采用的步進電機諧波齒輪傳動機構換向時反向剛性較差，而旋轉工作臺采用傘齒輪減速 機構，也存在一定的反向間隙，如完全使用旋轉工作臺來進行加工進給和旋轉分度，可能由于較大的周向累積誤差，而使葉片周向分布不均勻，使尺寸超差。如采用圖 3－ 17 所示的夾具分度，當加工好一個葉片后，工作臺反向復位，松開工件并抽出插銷，定位底板帶動工件相對工作臺旋轉 1/29 周，再插入定位銷，開始下一葉片的加工，這樣工作臺只作一個角度范圍內的加工進給和反向復位，用床身底板上的復位銷可檢查復位精度，若復位不準，還可繼續(xù)調整，由于工作臺僅在固定范圍內旋轉，反向間隙值穩(wěn)定，因此可在數控程序中方便地進行補償，采取措施后，旋轉復 位精度得到保證， 29 個葉間槽加工的分度精度則由定位板上 29 個孔的位置精度來保證。 圖 3— 17 回轉分度夾具 王鑫 直紋型面 葉片電解加工計算機輔助工藝 系統(tǒng) 設計 22 圖 3— 18 回轉分度夾具的實體造型圖 由于回轉分度夾具的精度對后續(xù)的整體渦輪葉片的加工精度有直接的影響，故在選擇工作臺時，分度圓盤和定位底板的精度要求特高， 委托專業(yè)廠家制造，加工后達到設計要求。 3． 3 對刀樣板的設計 渦輪加工中要進行測量，須有測量定位基準。這里的定位基準是圖 3－ 19 所示坯件的四個孔，在加工第一個葉片時須保證陰極與定位孔的位置關系 ，這需要對刀來保證。如圖 3－ 20 所示，根據渦輪的形狀設計一對刀樣板，板上有兩個定位銷孔，定位銷孔 1 和定位銷孔 2 分別與實驗件的四個孔中的定位孔 1 和定位孔 2 對準從而進行定位的，找正樣板與陰極的位置，退出陰極，取掉樣板，裝夾工件即可進行加工。 定位孔1 定位孔2 圖 3— 19 整體渦輪坯件圖 王鑫 直紋型面 葉片電解加工計算機輔助工藝 系統(tǒng) 設計 23 圖 3— 20對刀樣板 根據加工方式不同，對刀方式也不同。 按葉盆面對刀時，通過工作臺的轉動和 X 向、 Y 向的水平運動使樣板槽以葉盆面為準的對刀線（對應葉盆上型線）與陰極的底板左邊緣 相平行，陰極保證其中心線與 Y 軸平行，且陰極刃邊與槽左邊緣之間的間隙 T=t+m，其中 t 為預設的電解加工間隙， m 為后道工序留有的加工余量，如圖 3— 21 圖所示。按葉背面對刀方法與葉盆面對刀類似。 按槽間中心面來對刀加工時，要保證槽的對稱線及陰極底板的對稱線與機床 Y 軸方向平行。因為以槽間中心面來對刀要兼顧葉盆面和葉背面的加工余量和電解加工間隙，樣板與陰極刃邊之間間隙比預設間隙 T 要大一些 ,如圖 3— 22 圖所示。 王鑫 直紋型面 葉片電解加工計算機輔助工藝 系統(tǒng) 設計 24 對刀樣板陰極陰極中心線對刀樣板陰極陰極中心線 圖 3— 21按葉盆面對刀 圖 3— 22 按槽間中心面來對刀 陰極中心線陰極對刀樣板 圖 3— 23 按葉背面對刀 對刀樣板的加工比較容易，選取一厚為 15mm 的不銹鋼板材，在板材中間三個圓孔位置處先鉆出三個預置孔。然后利用線切割形成外圍線，再用線切割完成中間三個孔的加工。采用這種加工方法的優(yōu)點是加工精度高，速度也較快。 3． 4 陰極材料 陰極材料的選取要考慮耐腐蝕性、導電性、強度、尺寸穩(wěn)定性、可加工性等，常用的陰極材料有紫銅、青銅、 黃銅、不銹鋼等。一般采用焊接結構或組合結構，陰極左、右刃邊修磨成小圓角過渡。 當葉輪葉間通道大，葉片傾斜扭曲不大時，不必對陰極體絕緣，否則上緣部要加以絕緣，以免因二次腐蝕產生過切。 王鑫 直紋型面 葉片電解加工計算機輔助工藝 系統(tǒng) 設計 25 第四 章 總結 本論文討論用數控電解加工方法來加工整體葉輪葉片曲面。整體葉輪葉片變截面、扭曲度大、葉間通道狹窄，是航空航天領域發(fā)動機的關鍵零件，也是機械制造業(yè)中的加工難點。 第一章介紹了電解加工的產生，基本原理，主要特點及其應用范圍。 第二章簡單敘述了數控展成電解加工的基本概念和選擇的原因。通過比較，本文選用雙直線刃、內噴 射式陰極，按四軸數控展成電解機床的 X、 Y、 Z、 CW運動方式來加工整體葉輪葉片曲面。 第三 章進行陰極結構設計，進而根據尺寸，用 AutoCAD軟件繪出陰極底板、陰極本體 .在此基礎上又用 ProE軟件構造出陰極底板和陰極本體的三維實體造型。完善電解加工系統(tǒng)。根據電解加工機床和零件的結構特點，設計加工整體葉輪用的夾具，同時對夾具進行三維造型。按葉片表面型線與定位測量之間的關系，設計對刀樣板。 通過這次畢業(yè)設計過程訓練，充分掌握了以下幾點： 1．利用 C語言 作為輔助工具，進行數據的建立、轉化及讀入。 AutoCAD軟件繪制零件二維圖和加工系統(tǒng)示意圖 。 ProE軟件構造形狀復雜的零件，如 陰極底板 、 陰極本體 。 ，綜合運用各種知識的能力得到了加強，同時分析和解決問題的能力也大大提高。 王鑫 直紋型面 葉片電解加工計算機輔助工藝 系統(tǒng) 設計 26 致 謝 值此論文完成之際，首先向朱永偉老師表示衷心的感謝。在畢業(yè)設計一個多月的時間里，朱老師在我的專業(yè)課學習、課題研究和論文撰寫方面都進行了悉心指導和熱情鼓勵。朱老師踏實的工作作風、深厚的理論功底、敏銳的學術思維和嚴謹的治學態(tài)度在課題研究的宏觀方向和具體實踐方面都給予 了 我極大的 幫助和啟發(fā)，而他身先士卒的實干精神更是讓我由衷的敬佩。此外，朱老師在日常生活中對我的關心和幫助也讓我非常感激。 同時還要感謝在一起工作的 馬恒杰，賈俊，張一晨 。大家共同營造了一個和諧融洽的生活、學習和工作環(huán)境，結下深厚的友誼。 向其他所有幫助過我的老師和同學表示深切地感謝！ 王鑫 2021年 5 月 20日 王鑫 直紋型面 葉片電解加工計算機輔助工藝 系統(tǒng) 設計 27 參考文 獻 [1]朱永偉 , 徐家文 , 朱樹敏 . 振動進給、脈沖電流提高電解加工精度的探討 , 南京航空航天大學學報 , 1998（ 6） ： 702706 [2]朱永偉，徐家文 . 一種新改進的整體葉輪數控展成電解加工編程方法 . 機械設計與研究 . 1999（ 4） ： 7045 [3]徐家文 . 整體葉輪的特種加工方法 . 航空精密制造技術 , 1992(4)： 1921 [4]周凱 . 虛擬軸數控機床的虛實映射聯(lián)動控制 . 中國機械工程 , 1998(3)： 1618. [5]朱永偉 徐家文 . 整體葉輪數 控展成電解加工一種新的編程方法 . 機械設計與研究 , 1999(6) ： 70, 45. [6]朱永偉 . 數控展成電解加工扭曲葉片整體葉輪的研究與應用 . 南京航空航天大學博士學位論文 , [7]朱永偉 徐家文 朱樹敏 . 振動進給、脈沖電流電解加工提高加工精度的探討 [8]朱永偉 , 徐家文 . 整體葉輪數控展成電解加工故障處理程序的編制 . 電加工 . 1999（ 6） ： 2628[9]朱永偉 , 萬勝美 , 朱樹敏 . 振動進給、脈沖電流電解加工設備及工藝的研究 . 電加工 . 1996（ 5） ： 1519 [10]周宇 . 數控展成電解加工整體葉輪的若干關鍵問題的研究 . 南京航空航天大學博士學位論文 , 1997 [11]宋祖銘 , 陳蘭芳 , 孫耕 . 測繪葉輪的數據處理及其加工編程 . 航空精密制造技術 , 1993(3)： 2729 [12]譚浩強 . C 程序設計 . 清華大學出版社 , 1991 [13]譚浩強 . C 程序設計與上機指導 . 清華大學出版社 . 1992 [14] 胡平旺 . 數控展成電解加工技術擴大應用研究 . 南京航空航天大學博士學位論文 . 2021 [15]阮雪榆 , 李從心 , 趙震 . 先進制造技術與數字化 制造 . 上海造船 . 2021 年 01期 ： 1820 [16]王建業(yè) , 徐家文 . 電解加工原理及應用 . 國防工業(yè)出版社 , 2021 [17]余承業(yè)等 . 特種加工新技術 . 國防工業(yè)出版社 . 1995 王鑫 直紋型面 葉片電解加工計算機輔助工藝 系統(tǒng) 設計 28 [18]《電解加工》編寫組編 . 典型零件電解加工工藝 . 國防工業(yè)出版社 , 1978 [19]《實用數控加工技術》編委會編 . 實用數控加工技術 . 兵器工業(yè)出版社 , 1995 [20]王至堯 . 特種加工技術的發(fā)展及其在航空航天技術中的應用 . 第七屆全國電加工學術年會論文集 , 1993 [21]周宇 . 數控展成電解加工整 體葉輪的若干關鍵問題的研究 . 南京航空航天大學博士學位論文 , 1997 [22]張永俊 . 數控展成法電解加工扭曲葉片整體葉輪的研究 . 南京航空航天大學博士學位論文 .1994. [23]Xu Jiawen , Tang Yaxin , Yun Naizhang. The Investigation on the Shaping Law of NCECCEM(Electrochemical Contour Evolution Machining) with a Rotating Cathode. Proceeding of IMCC’93, 1993： 97100. [24]Wei Bin, Yu Chengye, Xu Jiawen. Numerical Controlled Electrochemical Machining (NCECM). Proceeding of ASEM 1988: 135140. 王鑫 直紋型面 葉片電解加工計算機輔助工藝 系統(tǒng) 設計 29 附 錄 型面型值點數據 附圖一 SJB葉盆葉背面的 Excel數據表 附圖二 SJB葉盆葉背面的 ASCII數據表 王鑫 直紋型面 葉片電解加工計算機輔助工藝 系統(tǒng) 設計 30 2： 陰極及葉輪 圖片 陰極底板 王鑫 直紋型