【摘 要】
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涡轮叶盘作为航空航天发动机的关键零部件,对发动机的性能有着重要影响。闭式整体叶盘将叶冠、叶片和轮毂整体化,减少了组装间隙,提高了叶盘性能。由于流道的半封闭性,传统铣削刀具不易进出流道,还会存在“粘刀”现象,严重降低了加工效率。电火花拷贝成型加工方式对闭式整体叶盘的加工十分有效,正逐渐成为研究热点。由于成型电极是形状复杂的刚体,涡轮叶盘电火花成型加工的一大难题就是电极在流道中的轨迹规划问题。 针对
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涡轮叶盘作为航空航天发动机的关键零部件,对发动机的性能有着重要影响。闭式整体叶盘将叶冠、叶片和轮毂整体化,减少了组装间隙,提高了叶盘性能。由于流道的半封闭性,传统铣削刀具不易进出流道,还会存在“粘刀”现象,严重降低了加工效率。电火花拷贝成型加工方式对闭式整体叶盘的加工十分有效,正逐渐成为研究热点。由于成型电极是形状复杂的刚体,涡轮叶盘电火花成型加工的一大难题就是电极在流道中的轨迹规划问题。
针对成型电极的进给轨迹规划问题,根据加工要求,提出了多目标结合的优化方法。根据涡轮叶盘的模型,通过剖分和缩减方式设计了工具电极。在此基础上,建立了电极运动的多目标优化数学模型,包括流道中心线运动的优化目标、机床各轴运动轨迹平滑的优化目标以及电极不发生干涉的约束条件。将电极运动轨迹划分为离散节点,在各节点处,运用遗传算法对电极的位姿进行优化求解,得到了电极运动的各个离散点位姿。对求解出的机床各轴的运动进行三次样条插补,进一步求出了完整的连续轨迹。
根据插值后的轨迹,使用ADAMS软件为电极和工件之间的相对运动添加运动副,并以各轴的运动轨迹作为各运动副的驱动,仿真电极与工件之间的运动,实时测量电极的运动间隙。根据电极的运动情况,在不干涉的前提下,判断电极在运动过程中是否出现了震颤现象,验证了轨迹的平滑性。根据运动间隙变化曲线,验证了电极沿着流道中心线运动,并说明了此目标的特性与优势。
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