本文關鍵詞： 電火花加工 主軸機構 氣膜冷卻孔 電極夾持 高壓密封　出處：《煙臺大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：航空發(fā)動機是飛機性能、可靠性和成本的決定性因素。為了使葉片在高溫環(huán)境中穩(wěn)定可靠的工作,目前航空發(fā)動機主要采用氣膜冷卻技術對葉片進行降溫。氣膜冷卻技術實現的關鍵在于氣膜孔的加工。渦輪葉片氣膜孔孔徑為Φ0.2mm~Φ0.8mm,深徑比為5~8,單個葉片上數量達到幾十到幾百個,高性能主軸是保證電火花加工氣膜孔質量與效率的關鍵部件。利用中空管狀電極高壓內沖液的電火花穿孔加工,可及時更新工作液并快速排出電蝕產物,通過細長電極旋轉和軸向伺服進給,可實現氣膜孔的高效批量化加工。因此設計一種可實現不同直徑管狀電極夾持與高壓工作液供給(P≤10MPa),同時可實現電極自動補償功能的高精度旋轉主軸,對于提高氣膜孔加工的自動化程度及批量化加工效率具有重要意義。通過國內外相關技術調研和清華大學制造工程研究所微納制造實驗室現有設備使用情況,得到主軸機構的具體結構、功能需求,按功能分模塊對高速電火花加工主軸進行設計、分析和優(yōu)化。提出一種可實現Φ0.3mm~Φ0.8mm管狀電極穩(wěn)定夾持、沖液壓力連續(xù)可調范圍為0~10MPa、高精度旋轉及損耗自動補償的主軸機構設計方案,并且對加工中管狀電極振動影響氣膜孔加工精度機理就行了深入的分析。該主軸采用單通道旋轉接頭和高性能導電滑環(huán)實現了工作液壓力(≤10MPa)持續(xù)供給和加工電源(U≤300V、I≤30A)的穩(wěn)定引入;通過八瓣彈性夾子和柔性氣囊實現不同直徑管狀電極的夾持,配合蠕動進給機構實現了管狀電極損耗的自動補償;高精度旋轉角接觸軸承和小間隙導向器的選取實現了管狀電極的高精度旋轉。利用Ansys Workbench有限元分析軟件分析了導向間隙、沖液壓力、加工深度、電極懸長、主軸轉速、放電間隙等關鍵因素對放電加工狀態(tài)下管狀電極振動的影響規(guī)律及其作用曲線。并且對主軸機構的關鍵零部件的應力、應變以及最大變形量進行了數值仿真分析,實現了零件結構、尺寸優(yōu)化。通過陣列孔加工實驗驗證了主軸機構的加工性能。選用直徑Φ0.3mm~Φ0.8mm、長為400mm的黃銅管狀電極,在厚度為3mm的高溫鎳基合金(Inconel 738)上加工4×4陣列直圓孔、臺階孔、不同孔徑小孔實驗,驗證了主軸機構不同直徑管狀電極的夾持能力、高壓工作液供給能力、高精度旋轉及損耗的自動補償功能。
[Abstract]:Aeroengines are decisive factors in aircraft performance, reliability and cost. At present, the aero-engine mainly uses the film cooling technology to cool the blade. The key to the realization of the film cooling technology lies in the processing of the film hole. The aperture of the gas film hole of the turbine blade is 桅 0.2 mm ~ 桅 0.8 mm, the ratio of depth to diameter is 5 ~ 8, and the number of single blade reaches tens to hundreds. The high performance spindle is the key component to guarantee the quality and efficiency of the gas film hole in EDM. By using the high pressure EDM perforation of hollow tubular electrode, the working fluid can be updated in time and the electroerosion product can be discharged quickly. Through the rotation of slender electrodes and axial servo feed, Therefore, a high precision rotary spindle with different diameter tubular electrode clamping and high pressure working fluid supply P 鈮，

本文編號：1497040