基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置，属于电解加工技术领域。该装置的组成部分为：包括电源（8）、夹具体、随动封液装置、阴极架（3）、中空工具阴极（2）、联动装置（4）、电解液系统（9）；上述电源（8）连接有电压调节装置（10）。加工过程中，通过中空工具阴极（2）阵列的同步偏心摆动进给结合整体叶盘工件（1）旋转的复合运动，实现整体叶盘锥形轮毂型面加工。

【技术实现步骤摘要】
基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置及方法
本专利技术涉及一种基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置，属于电解加工

技术介绍
整体叶盘是航空发动机、燃气轮机、火箭发动机以及航空机载设备中重要的零件之一，整体叶盘的加工精度和加工质量对产品的性能和质量有着重要影响。整体叶盘通道狭窄，结构扭曲，材料多为难加工的高温材料，这给传统的机械加工方法带来了极大困难。电解加工是利用电化学阳极溶解的原理去除材料的加工方法，具有加工范围广、表面质量好、加工效率高、无工具损耗、无切削应力等优点。因此，电解加工在在整体叶盘的加工中体现出突出的优势。整体叶盘电解加工分为两个步骤：第一步是叶栅通道加工，去除叶片间的材料，为后续型面工具阴极的进入提供空间。第二步是叶片型面加工。因此，叶栅通道的加工是整体叶盘电解加工的重要加工环节，其加工效率和通道加工后的余量的均匀性对最终产品的制造成本和精度质量有着重要影响。近年来，随着整体叶盘结构越来越复杂，叶片扭曲，轮毂锥形，变叶栅宽度变化等问题给叶栅加工带来了很大的难度。在专利“一种整体叶盘一体化电解加工的方法及电解工具”（申请号：201911225268.4，申请人：南京航空航天大学，专利技术人：张聚臣、李兴林、陈远龙、张斌）公布了一种曲面阴极多轴联动实现复杂型面整体叶盘叶盆、叶背和轮毂一体化电解加工工具。在硕士学位论文“特殊结构的扩压器套料电解加工技术”（时间：2018年3月，作者：许绝舞）研究中，探索了扩压器套料电解加工时变电压对叶片侧面腐蚀的影响。这两种叶盘加工方式可以实现锥形轮毂整体叶盘加工，但一次只能进行单个通道加工，无法实现多个通道同时加工，加工效率低。在专利“整体叶轮多通道电解加工装置”（申请号：200910120721.5，申请人：南京航空航天大学，专利技术人：徐正扬、朱荻、徐庆、曾永彬）中提出一种多阴极连动的整体叶轮多通道电解加工装置。在专利“多电极螺旋进给整体叶轮叶间流道电解加工方法”（申请号：200910025834.7，申请人：南京航空航天大学，专利技术人：朱荻、徐庆、徐正扬）中提出一种多阴极合成运动电解加工方法。这两个专利对叶盘通道加工精度和效率都有所提升，但二者均是针对等直径轮毂叶盘通道的加工，对于锥形轮毂型面以及变宽度的叶栅通道的，均无法加工。现有的整体叶盘加工技术对于变轮毂直径、变叶栅宽度复杂整体叶盘高效叶栅加工效率和成本问题凸显，急需新的加工装置及方法。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的在于针对目前整体叶盘叶栅通道加工加工精度低（加工余量不均匀）、效率低等，提出一种基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置。一种基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置，实现具有锥形轮毂和变宽度叶栅的复杂整体叶盘叶栅通道高效制造，其特征在于：包括电源、夹具体、随动封液装置、阴极架、中空工具阴极、联动装置、电解液系统；上述中空工具阴极与电源负极连接，整体叶盘工件与电源正极连接；中空工具阴极内部与电解液系统联通；上述夹具体包括夹具上盖和夹具底座，夹具上盖具有与阴极数量相同的且对应均布的出液口，夹具底座具有阴极数量相同的且对应均布的回液槽；整体叶盘工件位于夹具上盖和夹具底座之间；上述随动封液装置由挡水板、可伸缩套筒装置、万向节装置组成；挡水板包裹于夹具体外侧；联动装置包括主动轮和分布在主动轮一圈并分别与其配合的从动轮；阴极架第一端以偏心方式固定于从动轮，中空工具阴极第一端通过万向节装置安装于阴极架第二端；中空工具阴极第二端伸入整体叶盘工件加工区；可伸缩套筒装置套于万向节装置上；可伸缩套筒装置位于挡水板外侧与阴极架第二端之间。基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置的加工方法，其特征在于包括以下过程：在加工过程中，电解液从中空工具阴极内部流入，从其出液口喷出，在电化学反应作用下中空工具阴极周围的工件材料将被蚀除；通过万向节装置的转动和可伸缩套筒装置的伸缩，保证电解液始终在封闭的工作环境中流动，并充满整个电解加工区域，利用该随动封液装置，实现加工过程中电解液流场稳定性；同时，该装置还包含由夹具上盖和夹具底座两部分组成的夹具体，夹具上盖设计有与阴极数量相同的且对应均布的出液口，夹具底座设计有与阴极数量相同的且对应均布的回液槽，夹具体与封液装置组成的装置系统实现整个加工过程电解液的流动密封、流畅和稳定。加工中，数个中空工具阴极组成的工具阵列由上向下作进给运动，同时，利用联动装置，主动轮旋转带动多个从动轮同步旋转，阴极架第一端以偏心方式安装于从动轮，阴极架另一端安装有工具阴极，同步旋转的从动轮通过阴极架带动工具阴极作同步偏心旋转摆动，在此过程中整体叶盘工件也绕其轴线作旋转运动，通过中空工具阴极阵列的同步偏心摆动进，结合整体叶盘工件旋转的复合运动，实现整体叶盘锥形轮毂型面加工。加工中，利用加工出的槽宽和轮毂大小正比于施加加工电压大小的特点，在进给过程中依据叶栅通道的宽度变化和轮毂轴向大小变化调节加工电压的大小，实现整体叶盘变宽度叶栅通道及锥形轮毂的加工。有益效果1、本专利技术提出了一种随动可伸缩的电解液随动封液装置，与夹具体共同作用，构成实现多个工具阴极同时封液的环形整体封液结构，可以使工具阴极阵列在空间中作同步运动过程中，将各个工具阴极的加工区封闭，使电解液始终能充满加工区，改善电解液流场，提升电解加工稳定性。2、本专利技术通过工具阴极阵列作同步偏心旋转摆动，结合整体叶盘工件旋转的复合运动，能实现锥形轮毂整体叶盘的多叶栅通道同时加工，阴极架第一端安装于从动轮偏心位置可更调，所以可加工不同型号的锥形轮毂整体叶盘，通用性很强。3、中空工具阴极可更换，依据叶盘叶栅通道结构而采用对应的中空工具电极，所以可对不同型号的锥形轮毂整体叶盘进行加工，通用性强。4、本专利技术在进给过程中采用变加工电压的加工模式，利用加工出的槽宽和轮毂大小正比于施加加工电压大小的特点，当工具阴极进给至叶栅宽度较宽及轮毂较大的部位时加大加工电压，进给至叶栅宽度较窄及轮毂较小的部位时减小加工电压，可显著提升叶栅通道加工后的余量均匀性，为后续叶型精加工奠定基础。上述基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置，其特征在于：上述中空工具阴极为中空锥形管状电极，或中空圆柱形管状电极，或依据叶盘叶栅通道结构而设计的中空异形工具电极；中空工具阴极上的出液口为群缝或者群孔结构。上述基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置，其特征在于：上述可伸缩套筒装置为弹簧硅胶套筒。上述基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置，其特征在于：上述随动封液装置为对周向分布的多个工具阴极同时封液的环形整体封液结构。上述基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置，其特征在于：上述电解液系统连接有均流腔装置。附图说明图1为本专利技术的整体叶盘电解加工装置整体示意图；图2为本专利技术的整体叶盘电解加工装置随动式封液装置结构图；图3为本专利技术的整体叶盘电解加工工具阴极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置，实现具有锥形轮毂和变宽度叶栅的复杂整体叶盘叶栅通道高效制造，其特征在于：/n包括电源（8）、夹具体、随动封液装置、阴极架（3）、中空工具阴极（2）、联动装置（4）、电解液系统（9）；上述电源（8）连接有电压调节装置（10）；/n上述中空工具阴极（2）与电源（8）负极连接，整体叶盘工件（1）与电源（8）正极连接；中空工具阴极（2）内部与电解液系统（9）联通；/n上述夹具体包括夹具上盖（11）和夹具底座（12），夹具上盖（11）具有与阴极数量相同的且对应均布的出液口，夹具底座（12）具有阴极数量相同的且对应均布的回液槽；整体叶盘工件（1）位于夹具上盖（11）和夹具底座（12）之间；/n上述随动封液装置由挡水板（5）、可伸缩套筒装置（6）、万向节装置（7）组成；挡水板（5）包裹于夹具体外侧；/n联动装置（4）包括主动轮和分布在主动轮一圈并分别与其配合的从动轮；阴极架（3）第一端以偏心方式固定于从动轮，中空工具阴极（2）第一端通过万向节装置（7）安装于阴极架（3）第二端；中空工具阴极（2）第二端伸入整体叶盘工件（1）加工区；可伸缩套筒装置（6）套于万向节装置（7）上；可伸缩套筒装置（6）位于挡水板（5）外侧与阴极架（3）第二端之间。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置，实现具有锥形轮毂和变宽度叶栅的复杂整体叶盘叶栅通道高效制造，其特征在于：
包括电源（8）、夹具体、随动封液装置、阴极架（3）、中空工具阴极（2）、联动装置（4）、电解液系统（9）；上述电源（8）连接有电压调节装置（10）；
上述中空工具阴极（2）与电源（8）负极连接，整体叶盘工件（1）与电源（8）正极连接；中空工具阴极（2）内部与电解液系统（9）联通；
上述夹具体包括夹具上盖（11）和夹具底座（12），夹具上盖（11）具有与阴极数量相同的且对应均布的出液口，夹具底座（12）具有阴极数量相同的且对应均布的回液槽；整体叶盘工件（1）位于夹具上盖（11）和夹具底座（12）之间；
上述随动封液装置由挡水板（5）、可伸缩套筒装置（6）、万向节装置（7）组成；挡水板（5）包裹于夹具体外侧；
联动装置（4）包括主动轮和分布在主动轮一圈并分别与其配合的从动轮；阴极架（3）第一端以偏心方式固定于从动轮，中空工具阴极（2）第一端通过万向节装置（7）安装于阴极架（3）第二端；中空工具阴极（2）第二端伸入整体叶盘工件（1）加工区；可伸缩套筒装置（6）套于万向节装置（7）上；可伸缩套筒装置（6）位于挡水板（5）外侧与阴极架（3）第二端之间。


2.根据权利要求1所述的基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置，其特征在于：上述中空工具阴极（2）为中空锥形管状电极，或中空圆柱形管状电极，或依据叶盘叶栅通道结构而设计的中空异形工具电极；中空工具阴极（2）上的出液口为群缝或者群孔结构。


3.根据权利要求1所述的基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置，其特征在于：上述可伸缩套筒装置（6）为弹簧硅胶套筒。


4.根据权利要求1所述的基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱荻，刘嘉，宗亚伟，徐正扬，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32