本发明专利技术公开的一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数设计方法，属于电解加工技术领域。当电解初成型加工具有多个特征截面的整体叶盘时，通过UG软件对加工轨迹参数进行优化，能够快速地完成整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计，得到的轨迹参数能够使得实际截面轮廓曲线比较均匀地将所有设计截面特征曲线包络，并且使分布在各个不同位置的加工余量较均匀，突破了整体叶盘加工轨迹参数的设计难题，便于后续加工，提高了加工效率，保证了加工产品的质量。
A Design and Optimization Method for Track Parameters of Initial Electrolytic Forming of Integral Blade Disk
【技术实现步骤摘要】
一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法
本专利技术属于电解加工
，具体涉及一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法。
技术介绍
航空发动机的性能直接影响着飞机的飞行性能、可靠性及经济性，被喻为飞机的“心脏”，而整体叶盘作为第四代发动机的重要结构件，采用整体一体化结构替代常规叶盘榫头和榫槽的连接，使叶盘结构大大简化，避免了榫头、榫槽连接部位的损伤而导致的隐患，提高了发动机工作效率，增强了叶盘的可靠性与耐久性。但同时采用一体化的整体结构给叶盘的加工工艺带来了很大的挑战，目前国内整体叶盘叶片的加工一直采用进口五坐标加工机床完成，但整体叶盘的叶型结构复杂，通道窄、叶片薄、弯扭大、易变形，且加工精度要求高，且整体叶盘的材料都为钛合金、高温合金等难加工材料，工艺实现性差，刀具切削磨损严重，刀具切削寿命短，导致整体叶盘铣削加工制造难度大，致使整体叶盘的加工周期长，效率低，生产成本高，这已成为制约发动机整体叶盘批量生产的主要瓶颈，因此亟需拓宽整体叶盘叶片加工的工艺途径，寻求并探索出适用于整体叶盘加工的高效、低成本加工方法，降低整体叶盘叶片的加工周期和生产成本。电解初成型加工是通过借助成型工具阴极，将阴极型面复制到工件上，达到成形的目的。与传统数控铣削相比，电解初成型加工过程无热应力和加工应力产生，且工件表面无重铸层，加工效率较传统数控铣削高3～5倍，成本较传统数控铣削低80％，在批量生产中电解初成型加工优质、高效的优势更加突出。而整体叶盘的结构复杂，合理地设计整体叶盘电解初成型的加工轨迹，对整体叶盘的加工质量起着决定性的作用。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法，优化了电解初成型加工的轨迹参数，使整体叶盘的实际加工截面与各个设计截面均匀包络，便于后续加工，提高了加工效率，保证了加工产品的质量。本专利技术是通过以下技术方案来实现：本专利技术公开了一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法，是利用UG软件进行的，包括以下步骤：步骤1：将整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ投影至平面M上，形成二维闭环曲线图LⅠ；步骤2：作设计截面特征曲线Ⅰ的弦线TⅠ，并过弦线TⅠ的中点OⅠ作弦线TⅠ的垂线JⅠ；作二维闭环曲线图LⅠ的弦线WⅠ，并过弦线WⅠ的中点PⅠ作弦线WⅠ的垂线KⅠ；步骤3：使中点OⅠ与中点PⅠ重合，垂线JⅠ与垂线KⅠ重合；分别测量中点OⅠ与中点PⅠ在X、Y、Z方向上的分量距离(SXⅠ、SYⅠ、SZⅠ)，垂线JⅠ与垂线KⅠ的夹角α1；步骤4：将设计截面特征曲线Ⅱ、Ⅲ……N投影至平面M上，分别形成二维闭环曲线图LⅡ、LⅢ……LN；作设计截面特征曲线Ⅱ、Ⅲ……N的弦线TⅡ、TⅢ……TN，并过弦线TⅡ、TⅢ……TN的中点OⅡ、OⅢ……ON作弦线TⅡ、TⅢ……TN的垂线JⅡ、JⅢ……JN；作二维闭环曲线图LⅡ、LⅢ……LN的弦线WⅡ、WⅢ……WN，并过弦线WⅡ、WⅢ……WN的中点PⅡ、PⅢ……PN作弦线WⅡ、WⅢ……WN的垂线KⅡ、KⅢ……KN；通过平移、旋转，分别使中点OⅡ、OⅢ……ON和中点PⅡ、PⅢ……PN重合，垂线JⅡ、JⅢ……JN和垂线KⅡ、KⅢ……KN重合；再分别测量出中点OⅡ、OⅢ……ON分别与中点PⅡ、PⅢ……PN在X、Y、Z方向上的分量距离(SXⅡ、SYⅡ、SZⅡ)、(SXⅢ、SYⅢ、SZⅢ)……(SXN、SYN、SZN)，垂线JⅡ、JⅢ……JN分别与垂线KⅡ、KⅢ……KN的夹角α2、α3……αn；步骤5：根据步骤3、步骤4得到的加工轨迹参数(SXⅠ、SYⅠ、SZⅠ)、(SXⅡ、SYⅡ、SZⅡ)……(SXN、SYN、SZN)，α1、α2……αn，进行整体叶盘的电解初成型加工；步骤6：对电解初成型加工完成的整体叶盘进行检测，不满足工艺要求时，对加工轨迹参数进行优化；步骤7：通过插入样条曲线指令，并结合步骤6检测得到的数据，依次形成整体叶盘的实际截面轮廓曲线Ⅰ＇、Ⅱ＇……N＇；步骤8：通过显示和隐藏指令，显示整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ，其余设计截面特征曲线全部隐藏；通过创建草图指令，将整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ置于创建好的草图中；通过新建基准平面指令，使新建的基准平面与整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ处于同一平面内；步骤9：通过直线指令，过整体叶盘设计截面特征曲线Ⅰ的进气边、排气边最远点，分别作弦线TⅠ的垂线JⅠ进、JⅠ排；过整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ＇的进气边、排气边最远点，分别作弦线TⅠ的垂线JⅠ进＇、JⅠ排＇；分别测量JⅠ进与JⅠ进＇的距离HⅠ进，JⅠ排与JⅠ排＇的距离HⅠ排；当HⅠ进＞HⅠ排时，通过平移指令，将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ＇整体向整体叶盘进气边方向平移ΔXⅠ＝(HⅠ进+HⅠ排)/2的距离，此时X轴方向的增量变化值为(HⅠ进+HⅠ排)/2；当HⅠ进＜HⅠ排时，通过平移指令，将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ＇整体向整体叶盘排气边方向平移ΔXⅠ＝(HⅠ进+HⅠ排)/2的距离，此时X轴方向的增量变化值为-(HⅠ进+HⅠ排)/2；步骤10：根据步骤6检测得到的整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ的叶背部位最小加工余量HⅠ背和叶盆部位最小加工余量HⅠ盆，当HⅠ背＞HⅠ盆时，通过平移指令，将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ＇整体向整体叶盘叶背方向平移ΔYⅠ＝(HⅠ背+HⅠ盆)/2的距离，此时Y轴方向的增量变化值为(HⅠ背+HⅠ盆)/2；当HⅠ背＜HⅠ盆时，通过平移指令，将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ＇整体向整体叶盘叶盆方向平移ΔYⅠ＝(HⅠ背+HⅠ盆)/2的距离，此时Y轴方向的增量变化值为-(HⅠ背+HⅠ盆)/2；步骤11：整体叶盘设计截面特征曲线Ⅰ不在实际截面轮廓曲线Ⅰ＇包络内或包络不均匀时，通过测量角度指令，测量设计截面特征曲线Ⅰ的弦线TⅠ与实际截面轮廓曲线Ⅰ＇的弦线TⅠ＇之间的夹角βⅠ；通过旋转指令，以坐标原点为中心，将设计截面特征曲线Ⅰ旋转βⅠ度，使其处于实际截面轮廓曲线Ⅰ＇的包络内，并且保证弦线TⅠ与弦线TⅠ＇平行，当设计截面特征曲线Ⅰ顺时针旋转时，C轴的增量变化值为+βⅠ，当设计截面特征曲线Ⅰ逆时针旋转时，C轴的增量变化值为-βⅠ；步骤12：将得到的各增量变化值与原加工轨迹参数作加法，得到优化后的加工轨迹参数：X轴/mm：SXⅠ±(HⅠ进+HⅠ排)/2，Y轴/mm：SYⅠ±(HⅠ背+HⅠ盆)/2，Z轴/mm：SZⅠ，C轴/°：α1±βⅠ；然后采用步骤8～步骤11的方法，分别得到其它优化后的加工轨迹参数：SXⅡ±(HⅡ进+HⅡ排)/2、SYⅡ±(HⅡ背+HⅡ盆)/2、SZⅡ、α2±β2……SXN±(HN进+HN排)/2、SYN±(HN背+HN盆)/2、SZN、αn±βn；步骤13：根据步骤11、步骤12得到的加工轨迹参数，进行整体叶盘的电解初成型加工；步骤14：对电解初成型加工完成的整体叶盘进行检测，符合工艺要求，结束；如不满足工艺要求，则重复步骤1～步骤13，直到整体叶盘检测结果符合工艺要求。优选地，设计截面特征曲线是三维空间下的曲线或点集。优选地，实际截面轮廓曲线是三维空间下的曲线或点集，是基于设计截面轮廓曲线检测点位坐标形成的新曲线。优选地，步骤6和步骤14中的检测，是采用三坐标测量机进行的。优选地，步骤6和步骤14中的检测，是本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法，其特征在于，是利用UG软件进行的，包括以下步骤：步骤1：将整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ投影至平面M上，形成二维闭环曲线图LⅠ；步骤2：作设计截面特征曲线Ⅰ的弦线TⅠ，并过弦线TⅠ的中点OⅠ作弦线TⅠ的垂线JⅠ；作二维闭环曲线图LⅠ的弦线WⅠ，并过弦线WⅠ的中点PⅠ作弦线WⅠ的垂线KⅠ；步骤3：使中点OⅠ与中点PⅠ重合，垂线JⅠ与垂线KⅠ重合；分别测量中点OⅠ与中点PⅠ在X、Y、Z方向上的分量距离(SXⅠ、SYⅠ、SZⅠ)，垂线JⅠ与垂线KⅠ的夹角α1；步骤4：将设计截面特征曲线Ⅱ、Ⅲ……N投影至平面M上，分别形成二维闭环曲线图LⅡ、LⅢ……LN；作设计截面特征曲线Ⅱ、Ⅲ……N的弦线TⅡ、TⅢ……TN，并过弦线TⅡ、TⅢ……TN的中点OⅡ、OⅢ……ON作弦线TⅡ、TⅢ……TN的垂线JⅡ、JⅢ……JN；作二维闭环曲线图LⅡ、LⅢ……LN的弦线WⅡ、WⅢ……WN，并过弦线WⅡ、WⅢ……WN的中点PⅡ、PⅢ……PN作弦线WⅡ、WⅢ……WN的垂线KⅡ、KⅢ……KN；通过平移、旋转，分别使中点OⅡ、OⅢ……ON和中点PⅡ、PⅢ……PN重合，垂线JⅡ、JⅢ……JN和垂线KⅡ、KⅢ……KN重合；再分别测量出中点OⅡ、OⅢ……ON分别与中点PⅡ、PⅢ……PN在X、Y、Z方向上的分量距离(SXⅡ、SYⅡ、SZⅡ)、(SXⅢ、SYⅢ、SZⅢ)……(SXN、SYN、SZN)，垂线JⅡ、JⅢ……JN分别与垂线KⅡ、KⅢ……KN的夹角α2、α3……αn；步骤5：根据步骤3、步骤4得到的加工轨迹参数(SXⅠ、SYⅠ、SZⅠ)、(SXⅡ、SYⅡ、SZⅡ)……(SXN、SYN、SZN)，α1、α2……αn，进行整体叶盘的电解初成型加工；步骤6：对电解初成型加工完成的整体叶盘进行检测，不满足工艺要求时，对加工轨迹参数进行优化；步骤7：通过插入样条曲线指令，并结合步骤6检测得到的数据，依次形成整体叶盘的实际截面轮廓曲线Ⅰ＇、Ⅱ＇……N＇；步骤8：通过显示和隐藏指令，显示整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ，其余设计截面特征曲线全部隐藏；通过创建草图指令，将整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ置于创建好的草图中；通过新建基准平面指令，使新建的基准平面与整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ处于同一平面内；步骤9：通过直线指令，过整体叶盘设计截面特征曲线Ⅰ的进气边、排气边最远点，分别作弦线TⅠ的垂线JⅠ进、JⅠ排；过整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ＇的进气边、排气边最远点，分别作弦线TⅠ的垂线JⅠ进＇、JⅠ排＇；分别测量JⅠ进与JⅠ进＇的距离HⅠ进，JⅠ排与JⅠ排＇的距离HⅠ排；当HⅠ进＞HⅠ排时，通过平移指令，将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ＇整体向整体叶盘进气边方向平移ΔXⅠ＝(HⅠ进+HⅠ排)/2的距离，此时X轴方向的增量变化值为(HⅠ进+HⅠ排)/2；当HⅠ进＜HⅠ排时，通过平移指令，将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ＇整体向整体叶盘排气边方向平移ΔXⅠ＝(HⅠ进+HⅠ排)/2的距离，此时X轴方向的增量变化值为‑(HⅠ进+HⅠ排)/2；步骤10：根据步骤6检测得到的整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ的叶背部位最小加工余量HⅠ背和叶盆部位最小加工余量HⅠ盆，当HⅠ背＞HⅠ盆时，通过平移指令，将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ＇整体向整体叶盘叶背方向平移ΔYⅠ＝(HⅠ背+HⅠ盆)/2的距离，此时Y轴方向的增量变化值为(HⅠ背+HⅠ盆)/2；当HⅠ背＜HⅠ盆时，通过平移指令，将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ＇整体向整体叶盘叶盆方向平移ΔYⅠ＝(HⅠ背+HⅠ盆)/2的距离，此时Y轴方向的增量变化值为‑(HⅠ背+HⅠ盆)/2；步骤11：整体叶盘设计截面特征曲线Ⅰ不在实际截面轮廓曲线Ⅰ＇包络内或包络不均匀时，通过测量角度指令，测量设计截面特征曲线Ⅰ的弦线TⅠ与实际截面轮廓曲线Ⅰ＇的弦线TⅠ＇之间的夹角βⅠ；通过旋转指令，以坐标原点为中心，将设计截面特征曲线Ⅰ旋转βⅠ度，使其处于实际截面轮廓曲线Ⅰ＇的包络内，并且保证弦线TⅠ与弦线TⅠ＇平行，当设计截面特征曲线Ⅰ顺时针旋转时，C轴的增量变化值为+βⅠ，当设计截面特征曲线Ⅰ逆时针旋转时，C轴的增量变化值为‑βⅠ；步骤12：将得到的各增量变化值与原加工轨迹参数作加法，得到优化后的加工轨迹参数：X轴/mm：SXⅠ±(HⅠ进+HⅠ排)/2，Y轴/mm：SYⅠ±(HⅠ背+HⅠ盆)/2，Z轴/mm：SZⅠ，C轴/°：α1±βⅠ；然后采用步骤8～步骤11的方法，分别得到其它优化后的加工轨迹参数：SXⅡ±(HⅡ进+HⅡ排)/2、SYⅡ±(HⅡ背+HⅡ盆)/2、SZⅡ、α2±β2……SXN±(HN进+HN排)/2、SYN±(HN背+HN盆)/2、SZN、αn±βn；步骤13：根据步骤11、步骤12得到的加工轨迹参数，进行整体叶盘的电解初成型加工；步...
【技术特征摘要】
1.一种整体叶盘电解初成型加工轨迹参数的设计优化方法，其特征在于，是利用UG软件进行的，包括以下步骤：步骤1：将整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ投影至平面M上，形成二维闭环曲线图LⅠ；步骤2：作设计截面特征曲线Ⅰ的弦线TⅠ，并过弦线TⅠ的中点OⅠ作弦线TⅠ的垂线JⅠ；作二维闭环曲线图LⅠ的弦线WⅠ，并过弦线WⅠ的中点PⅠ作弦线WⅠ的垂线KⅠ；步骤3：使中点OⅠ与中点PⅠ重合，垂线JⅠ与垂线KⅠ重合；分别测量中点OⅠ与中点PⅠ在X、Y、Z方向上的分量距离(SXⅠ、SYⅠ、SZⅠ)，垂线JⅠ与垂线KⅠ的夹角α1；步骤4：将设计截面特征曲线Ⅱ、Ⅲ……N投影至平面M上，分别形成二维闭环曲线图LⅡ、LⅢ……LN；作设计截面特征曲线Ⅱ、Ⅲ……N的弦线TⅡ、TⅢ……TN，并过弦线TⅡ、TⅢ……TN的中点OⅡ、OⅢ……ON作弦线TⅡ、TⅢ……TN的垂线JⅡ、JⅢ……JN；作二维闭环曲线图LⅡ、LⅢ……LN的弦线WⅡ、WⅢ……WN，并过弦线WⅡ、WⅢ……WN的中点PⅡ、PⅢ……PN作弦线WⅡ、WⅢ……WN的垂线KⅡ、KⅢ……KN；通过平移、旋转，分别使中点OⅡ、OⅢ……ON和中点PⅡ、PⅢ……PN重合，垂线JⅡ、JⅢ……JN和垂线KⅡ、KⅢ……KN重合；再分别测量出中点OⅡ、OⅢ……ON分别与中点PⅡ、PⅢ……PN在X、Y、Z方向上的分量距离(SXⅡ、SYⅡ、SZⅡ)、(SXⅢ、SYⅢ、SZⅢ)……(SXN、SYN、SZN)，垂线JⅡ、JⅢ……JN分别与垂线KⅡ、KⅢ……KN的夹角α2、α3……αn；步骤5：根据步骤3、步骤4得到的加工轨迹参数(SXⅠ、SYⅠ、SZⅠ)、(SXⅡ、SYⅡ、SZⅡ)……(SXN、SYN、SZN)，α1、α2……αn，进行整体叶盘的电解初成型加工；步骤6：对电解初成型加工完成的整体叶盘进行检测，不满足工艺要求时，对加工轨迹参数进行优化；步骤7：通过插入样条曲线指令，并结合步骤6检测得到的数据，依次形成整体叶盘的实际截面轮廓曲线Ⅰ＇、Ⅱ＇……N＇；步骤8：通过显示和隐藏指令，显示整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ，其余设计截面特征曲线全部隐藏；通过创建草图指令，将整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ置于创建好的草图中；通过新建基准平面指令，使新建的基准平面与整体叶盘的设计截面特征曲线Ⅰ处于同一平面内；步骤9：通过直线指令，过整体叶盘设计截面特征曲线Ⅰ的进气边、排气边最远点，分别作弦线TⅠ的垂线JⅠ进、JⅠ排；过整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ＇的进气边、排气边最远点，分别作弦线TⅠ的垂线JⅠ进＇、JⅠ排＇；分别测量JⅠ进与JⅠ进＇的距离HⅠ进，JⅠ排与JⅠ排＇的距离HⅠ排；当HⅠ进＞HⅠ排时，通过平移指令，将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ＇整体向整体叶盘进气边方向平移ΔXⅠ＝(HⅠ进+HⅠ排)/2的距离，此时X轴方向的增量变化值为(HⅠ进+HⅠ排)/2；当HⅠ进＜HⅠ排时，通过平移指令，将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ＇整体向整体叶盘排气边方向平移ΔXⅠ＝(HⅠ进+HⅠ排)/2的距离，此时X轴方向的增量变化值为-(HⅠ进+HⅠ排)/2；步骤10：根据步骤6检测得到的整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ的叶背部位最小加工余量HⅠ背和叶盆部位最小加工余量HⅠ盆，当HⅠ背＞HⅠ盆时，通过平移指令，将整体叶盘实际截面轮廓曲线Ⅰ＇整体向整体叶盘叶背方向平移ΔYⅠ＝(HⅠ背+HⅠ盆)/2的距离，此时Y轴方向的增量变化值为(HⅠ背+HⅠ盆)/2；当HⅠ背＜HⅠ盆时，通过平移指令，将整体叶盘实...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈文亮，王福平，吴晓锋，雷晓晶，胡思嘉，李元，任景刚，黄楚芃，
申请(专利权)人：中国航发动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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