[发明专利]一种叶片精密电解阴极型面设计及数字化修正方法

说明书

一种叶片精密电解阴极型面设计及数字化修正方法，用于压气机叶片精密电解成型加工的阴极结构十分复杂，包括一对三维曲面工作阴极、密封稳流结构、电解液进/出液口、以及绝缘防护和专用的HSK液压夹头；成型阴极型面即一对具有三维曲面的工作阴极，通过间隙计算而设计成不同形状的初始型面，保证叶片型面初始加工的成型精度；利用其逆向工程原理进行数字化修正及反复迭代，最终实现叶片型面其无余量成型加工的要求。本发明的优点：解决压气机叶片无余量精密电解加工成型阴极的精确设计和有效修正，保证叶片型面的无余量加工。降低电解工艺开发难度、减少电解工艺的研发周期，保证压气机叶片精密电解工艺迭代的准确性及可控性。

技术领域

本发明涉及叶片加工领域，特别涉及了一种叶片精密电解阴极型面设计及数字化修正方法。

背景技术

电解加工的原理是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理而去除材料，将工件加工成型的一种非传统切削加工方法。电解加工时，工具(刀具)作为阴极、工件作为阳极连接到直流电源。在电解液中，工具阴极以一定的速度移向工件阳极，工具和工件之间发生电荷交换，阳极工件材料被溶解，并被高速流动的电解液带走，从而达到非常精确的加工要求。

采用电解方法进行发动机压气机叶片加工，在国外先进航空发动机上已广泛应用，如德国MTU公司如今超过90％的压气机叶片使用这一工艺加工。(“台风”引擎RB199的中压和高压压气机，EJ200发动机的高压压气机)。

目前，国内此类压气机叶片现行主导工艺采用辊轧和锻造两种工艺，由于叶片型面变化曲率大、端弯、后掠，目前主导工艺加工达不到无余量，加工后叶片变形，造成型面超差，制造符合性差。在现行工艺无法实现进排气边缘精密加工的情况下，采用数控铣的方法加工叶身型面，可以实现叶身型面精密加工的目标，但成本和效率均不能满足批产要求。

针对目前存在的问题，提出采用精密电解加工技术对此类叶片一次电解成型方案，以提高产品的加工精度和尺寸一致性，满足批产要求。而精密电解工艺开发过程中阴极型面的精确设计是提高叶片零件加工精度的关键技术，数字化修正技术是实现工艺迭代的有效手段。

发明内容

本发明的目的在于解决压气机叶片无余量精密电解加工成型阴极的精确设计和有效修正，降低电解工艺研发难度，保证叶片型面的无余量加工。采用该方法进行成型阴极的研制，可降低电解工艺开发难度及大大减少电解工艺的研发周期，特提供了一种叶片精密电解阴极型面设计及数字化修正方法。

本发明提供了一种叶片精密电解阴极型面设计及数字化修正方法，其特征在于：所述的叶片精密电解阴极型面设计及数字化修正方法，用于压气机叶片精密电解成型加工的阴极结构十分复杂，包括一对三维曲面工作阴极、密封稳流结构、电解液进/出液口、以及绝缘防护和专用的HSK液压夹头；

所述的成型阴极型面即一对具有三维曲面的工作阴极，三维曲面工作阴极为叶片电解成型加工的工具，工作阴极型面部分可以根据叶片零件的不同形状，根据COS法则，通过间隙计算而设计成不同形状的初始型面，保证叶片型面初始加工的成型精度；再通过多次试验优化，采用全型面蓝光检测技术，利用其逆向工程原理进行数字化修正及反复迭代，最终实现叶片型面其无余量成型加工的要求。

所述的叶片精密电解阴极型面设计及数字化修正方法，包括以下步骤：

工作阴极初始型面的设计方法：

该设计方法基于UG建模软件搭建的平台，进行数据处理及建模；

1)叶片零件设计模型处理

当输入的叶片零件设计模型为中差模型时，可直接使用；若输入的叶片零件设计模型为非对称公差带时，需将叶片模型处理为中差模型后使用；

2)确定最优进给角，建立基准坐标系