本发明专利技术涉及一种电解开槽翼型阴极装置及其设计方法，包括带整体叶盘流道型面的工作阴极组件、电解液槽、转接座、液压夹头，其中工作阴极组件设于电解液槽中，电解液槽下方设有液压夹头和转接座，工作阴极组件通过液压夹头快速定位并精确地与机床进给运动轴连接；电解液槽的一个端面为可拆装的电解液槽前挡板；方法包括：确定基准截面线及投影平面；选取各设计截面线叶盆中点；投影截面线；旋转截面线；平移截面线；最小包络曲线；计算阴极片内型孔曲线、圆角及厚度；确定最终位置；分型线。本发明专利技术相对数控铣削等方法可提高效率50％，实现了大型整体叶盘成本低、高效能的开槽初成型加工，适于大批量生产，具有巨大的潜在效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种航空发动机整体叶盘加工技术，具体的说是一种电解开槽翼型阴 极装置及其设计方法。
技术介绍
多年来，航空发动机整体叶盘的传统加工方法为机械加工，即采用数控机床技术 实现加工的全过程，操作人员需掌握数控加工编程技术，并要求具有一定的操作技巧和经 验，效率低，劳动强度大，虽然加工精度相对普通机床比较高，但仍存在一定差距，机床刀具 易磨损，需经常检修、更换，存在质量不稳定的问题，是时也增加了生产运行成本和管理成 本。
技术实现思路
针对现有技术中航空发动机整体叶盘加工技术存在效率低、成本高、质量不稳定 等不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种加工效率高，成本低，减少大量的刀具消耗和 数控设备占用时间的电解开槽翼型阴极装置及其设计方法。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是： 本专利技术一种电解开槽翼型阴极装置，包括带整体叶盘流道型面的工作阴极组件、 电解液槽、转接座、液压夹头，其中工作阴极组件设于电解液槽中，电解液槽下方设有液压 夹头和转接座，工作阴极组件通过液压夹头快速定位并精确地与机床进给运动轴连接；电 解液槽的一个端面为可拆装的电解液槽前挡板。 工作阴极组件具有工作阴极、底板、绝缘补水挡板以及导流密封套，其中工作阴极 安装于底板上，工作阴极两端连接绝缘补水挡板。 工作阴极具有翼型内孔即电解液出液口和导流密封套，电解液出液口根据整体叶 盘工件的单个叶片的各个设计截面数据计算，确定翼型内孔型面、外型面的轮廓形状；导流 密封套的一端为工作阴极的进液口，其连接电解液管，导流密封套的另一端连接工作阴极 的电解液出液口，该电解液出液口即为电解液槽的进液口。 导流密封套的外形依据叶盘两叶片叶型间的空间确定，其内腔尺寸则依据叶片的 叶型确定，保证包容叶型 所述电解液槽上规定高度设有电解液溢出口，底部设有电解液排放阀。 本专利技术一种电解开槽翼型阴极装置的设计方法，包括以下步骤： 1)确定基准截面线及投影平面； 2)在投影平面上建立投影的基准坐标系并选取各设计截面线叶盆中点； 3)投影截面线：以基准截面线为基准，使所有设计截面线的叶盆曲线中点投影到 基准截面线叶盆曲线中点； 4)旋转截面线：将各个投影截面线以基准坐标系Z轴为旋转中心，按各个投影截 面线的弦线和基准截面线弦线之间的角度，旋转到和基准截面线弦线平行的位置； 5)平移截面线：求取基准截面线弦线的中垂线，再依次将各旋转后投影截面线沿 中垂线向基准截面线内移动一定的距离，各旋转后的投影截面线移动距离根据基准截面线 的包容度决定； 6)最小包络曲线：连接盆、背两侧最外侧截面曲线做为阴极的叶盆、叶背，对于叶 型包络线中交叉处可根据经验值导圆处理。进、排气边圆弧可通过桥接曲线的方法补全包 络线； 7)计算阴极片内型孔曲线、圆角及厚度； 8)确定最终位置：在UG三维制图软件中将叶盘流道型面链接到距离该流道面上 方Λn+加工余量的位置，即为工作阴极型面的最终位置； 9)分型线：工作阴极在叶型盆背两向的边界曲线，单条分型线由3段曲线构成，中 间一段为平行弦线的直线，两侧为平行X轴的直线，且3段直线相连的两处以圆弧进行连 接。 计算阴极片内型孔曲线、圆角及厚度采用C0S算法，即C0S间隙计算法则：Δ η = η ω σ UR/ (vc cos θ ) = Δ b/cos Θ， 其中Λn为法向平衡间隙，n为电流效率，vc为阴极进给速度，ω为体积电化当 量，UR为阴、阳极之间的电压，Θ为叶片型面法线方向与阴极进给方向的夹角，Δb为法向 加工间隙。 在投影平面上建立投影的基准坐标系并选取各设计截面线叶盆曲线中点为： 整体叶盘零件的设计截面线为N个设，排除流道下方的一个设计截面线和叶尖上 方的一个设计截面线，有效设计截面线为N-2个，分别做N-2个设计截面线的弦线，并取出 各个截面线叶盆曲线中点，并以基准截面线叶盆曲线中点记为原点（记作0)建立投影的基 准坐标系。 确定投影平面及基准截面线为：1)若流道倾斜角度不大于5°，叶型各截面相对扭角不大于15°，则选择靠近流 道上方的设计截面线做为基准截面线，并以其所在的平面为投影平面；2)若流道倾斜角度大于10°，且叶型各截面相对扭角大于15°，则对投影截面做 出修正，选择和流道斜面平行的叶型截面线做为基准截面线，并以其所在的平面作为投影 平面。 本专利技术还包括电解开槽翼型阴极装置的稳流密封结构设计，即按照流程最短的原 贝1J，采用正流式加工，即电解液由阴极装置底部进入密封导流区，工作阴极的左右两侧即 叶片进排气边处将电解液补充到加工区内，并同零件叶片型面共同构成密封。本专利技术具有 以下有益效果及优点：1.本专利技术可应用于整体叶盘制造领域，相对数控铣削等方法可提高效率50%，降 低成本20%以上，实现了大型整体叶盘成本低、高效能的开槽初成型加工，在解决了传统铣 削方式加工周期长、成本高的难题，同时保证零件加工质量，适于大批量生产，具有巨大的 潜在效益。【附图说明】图1A为本专利技术带电解液槽体的开槽翼型阴极装置图（45度视角）； 图1B为图1A的俯视图； 图2为本专利技术中开槽翼型阴极结构示意图； 图3为本专利技术中电解液流向示意图；图4为本专利技术系统中的工作阴极结构示意图；图5为本专利技术中整体叶盘工件及开槽阴极装置的工作位置。 其中，1为电解液槽，2为液压夹头，3为转接座，4为电解液排放阀，5为电解液溢流 口，6为电解液槽前挡板，7Α为第一绝缘补水挡板，7Β为第二绝缘补水挡板8为工作阴极，9 为导流密封套，10为底板，11为出液口，12为进液口，13为叶片，14为整体叶盘工件。【具体实施方式】 下面结合说明书附图对本专利技术作进一步阐述。 如图1、2所示，本专利技术电解开槽翼型阴极装置，包括带整体叶盘流道型面的工作 阴极组件、电解液槽1、转接座3、液压夹头2，其中工作阴极组件设于电解液槽1中，电解液 槽1下方设有液压夹头2和转接座3,工作阴极组件通过液压夹头2快速定位并精确地与机 床进给运动轴连接；电解液槽1的一个端面为可拆装的电解液槽前挡板6;电解液槽1上规 定高度设有电解液溢出口 5，底部设有电解液排放阀4。 如图3所示，工作阴极组件具有工作阴极8、底板10、绝缘补水挡板7以及导流密 封套9,其中工作阴极8安装于底板10上，工作阴极8两端连接绝缘补水挡板7。 如图3、4所示，工作阴极8具有翼型内孔即电解液出液口 11和导流密封套9,电 解液出液口 11根据整体叶盘工件14的单个叶片13的各个截面数据计算，确定翼型内孔型 面、外型面的轮廓形状；导流密封套9的一端为工作阴极8的进液口 12,其连接电解液管， 导流密封套9的另一端连接工作阴极8的电解液出液口 11，该电解液出液口 11即为电解液 槽1的进液口。 导流密封套9的外形依据叶盘两叶片叶型间的空间确定，其内腔尺寸则依据叶片 的叶型确定，保证包容叶型。 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。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电解开槽翼型阴极装置，其特征在于：包括带整体叶盘流道型面的工作阴极组件、电解液槽、转接座、液压夹头，其中工作阴极组件设于电解液槽中，电解液槽下方设有液压夹头和转接座，工作阴极组件通过液压夹头快速定位并精确地与机床进给运动轴连接；电解液槽的一个端面为可拆装的电解液槽前挡板。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：于冰，杨涧石，朱海南，谭益广，赵文涛，
申请(专利权)人：沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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