[发明专利]一种叶片边缘机械成形工艺方法

摘要

本发明公开一种叶片边缘机械成形工艺方法，根据整体叶盘的材料以及叶身型面的结构特点，建立整体叶盘振动光整数学模型，并利用有限元分析软件进行流体环境下的系统模拟，确定前后缘位置的振动光整去除量；确定去除量后，重新构建数控加工模型，再进行模拟分析；经过迭代模拟确认最终的整体叶盘数控加工模型。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)实现了叶片边缘的机械化成形加工，100％保证了整体叶盘、叶轮、叶片类零件的加工质量；2)提高产品的加工效率60％。

主权项

1.一种叶片边缘机械成形工艺方法，其特征在于：根据整体叶盘的材料以及叶身型面的结构特点，建立整体叶盘振动光整数学模型，并利用有限元分析软件进行流体环境下的系统模拟，确定前后缘位置的振动光整去除量；确定去除量后，重新构建数控加工模型，再进行模拟分析；经过迭代模拟确认最终的整体叶盘数控加工模型；具体步骤是：步骤1：整体叶盘叶片前后缘形状的确认：根据前后缘形状决定振动光整时间；边缘为圆形时，振动光整时间为4±1小时；边缘为椭圆形时，振动光整时间为2.5±0.5小时；步骤2：叶片安装角的确认：安装角大于45°时，其前后缘在叶盆和叶背区域的去除量差异较大，不能采用相同的余量和形状构建模型，需要分别对待；步骤3：模拟振动光整磨料运动的流场状态的确认：在确认了前后缘形状及叶片安装角度后，采用流体动力学仿真软件，进行磨料的运动流场分析，在仿真过程中调整参数，使磨料流动参数变化减小，加工去除量均匀一致；步骤4：根据整体叶盘材料及叶片间间隙确定振动光整磨料的材料及形状；步骤5：以叶盆表面粗糙度达到Ra0.4μm为标准，确定前缘振动光整时间为4±1小时；步骤6：以叶背表面粗糙度达到Ra0.4μm为标准，确定后缘振动光整时间为3±1小时；步骤7：三坐标检测，确定叶片前后缘的形状及去除量；在叶身型面粗糙度达到Ra0.4μm时，从叶尖至叶根前后缘去除量逐渐减小；步骤8：针对各截面前后缘的去除情况，分别进行数据补偿；按照步骤7各截面前后缘的去除情况，进行数据的补偿；在过切区域每隔0.1mm取一点，补偿的数值为(理论值‑测量值)/2；如果叶尖截面过切值大于叶中截面过切值的4倍，需要在叶中与叶尖的截面之间增加截面，截面间距为5mm～10mm，补偿数据按叶尖与叶中过切值的线性比例计算；步骤9：将各截面间的过渡区域进行光顺处理： 通过在UG或TS35软件下对补偿后数据进行截面数据的光顺处理，并进一步开展对三维曲面的总体表面优化，以得到更有利于实现表面优质成型的基础模型；步骤10：形成补偿后叶型截面的*.dat文件：完成步骤8数据补偿后，采用UGCAD软件提取截面的数据点，形成补偿后叶型截面的*.dat文件；叶盆、叶背提取点的数量按叶片弦长长度值进行划分，分别取200～400点；前后缘取150～200点；步骤11：建立补偿后的数控加工模型：将各截面的*.dat文件编辑为整体叶盘数控铣削软件MAX‑PAC可识别的*.blade文件、*.bnd文件及*.edg文件；在MAX‑PAC中建立补偿后的数控加工模型，供数控加工使用；步骤12：按新模型加工出偏离理论设计图纸的待光整叶型；步骤13：按照步骤5和步骤6确定的光整时间进行光整处理，得到符合设计图纸要求的整体叶盘产品。