一种基于3D打印与电火花精整的整体叶盘制备方法与流程

文档序号:12007363阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种基于3D打印与电火花精整的整体叶盘制备方法,其特征在于,包括以下步骤:1)制备整体叶盘的轮毂,然后将整体叶盘的轮毂清洗后定位及固定在数控工作台上;2)将整体叶盘的目标三维模型导成STL格式后进行分层切片,并根据分层切片的结果生成切片文件;3)设定送粉式激光增材制造的工艺参数,再在惰性气体的保护下,数控工作台根据步骤2)得到的切片文件使激光束与整体叶盘的轮毂进行相对运动,并3D打印生成沿整体叶盘轮毂圆周方向上均匀分布的叶片,得整体叶盘坯体;4)将步骤3)得到的整体叶盘坯体放入到热等静压机中进行热等静压处理;5)将经步骤4)得到的整体叶盘坯体装夹到三坐标测量机中,并通过采用机械测量方式测量整体叶盘坯体,建立整体叶盘坯体的实际三维模型;6)通过整体叶盘坯体的实际三维模型与步骤2)中整体叶盘的目标三维模型进行对比,得整体叶盘坯体的实际三维模型相对于整体叶盘的目标三维模型的精度误差及变形量;7)根据步骤6)得到的整体叶盘坯体的实际三维模型与整体叶盘的目标三维模型的精度误差及变形量确定电火花加工余量;8)根据步骤7)得到的电火花加工余量对整体叶盘坯体进行电火花加工,得到整体叶盘样品;9)将经步骤8)得到的整体叶盘样品装夹到三坐标测量机中,并通过采用机械测量方式测量整体叶盘样品,建立整体叶盘样品的实际三维模型;然后将整体叶盘样品的实际三维模型与步骤2)中整体叶盘的目标三维模型进行对比,得到的整体叶盘样品的最终精度误差及最终变形量;10)根据整体叶盘样品的最终精度误差及最终变形量判断整体叶盘样品是否合格,当整体叶盘样品合格时,则采用湿吹沙及振动光饰工艺去除整体叶盘样品表面的熔凝层,然后再对整体叶盘样品的叶片顶端进行外圆磨削,得到整体叶盘。2.根据权利要求1所述的基于3D打印与电火花精整的整体叶盘制备方法,其特征在于,步骤7)的具体操作为:a)根据步骤6)得到的整体叶盘坯体的实际三维模型相对于整体叶盘的目标三维模型的精度误差及变形误差确定电解加工余量;b)根据所述电解加工余量对整体叶盘坯体进行电解加工,再通过三坐标测量机测量经电解加工得到的整体叶盘坯体的三维模型;c)通过经电解加工得到的整体叶盘坯体的三维模型与整体叶盘的目标三维模型进行对比,得经电解加工得到的整体叶盘坯体的三维模型相对于整体叶盘的目标三维模型的精度误差及变形量;d)根据经电解加工得到的整体叶盘坯体的三维模型相对于整体叶盘的目标三维模型的精度误差及变形量得电火花加工余量。3.根据权利要求2所述的基于3D打印与电火花精整的整体叶盘制备方法,其特征在于,步骤b)中根据所述电解加工余量对整体叶盘坯体进行电解加工的具体操作为:e)将整体叶盘坯体水平安装在电解加工机床的分度工作台上,并以整体叶盘坯体中的任意一个叶片作为待加工叶片;f)旋转电解加工机床的分度工作台,使待加工叶片正对叶盆加工电极及叶背加工电极,再将叶盆加工电极及叶背加工电极同时向待加工叶片运动,使叶盆加工电极和叶背加工电极距待加工叶片的表面1~2mm,叶盆加工电极和叶背加工电极距整体叶盘的轮毂外圈表面1~2mm;g)向待加工叶片表面供给电解液,设置电解参数后根据电解加工余量对待加工叶片进行电解加工;h)待电解加工完成后,叶盆加工电极及叶背加工电极停止振动,同时脉冲电流停止工作,电解液停止供给;叶盆加工电极和叶背加工电极退出加工区域,到达安全区域;i)选取整体叶盘坯体上的下一个叶片为待加工叶片,并重复步骤f)、g)及h),直至整体叶盘坯体上所有叶片加工完成。4.根据权利要求3所述的基于3D打印与电火花精整的整体叶盘制备方法,其特征在于,步骤g)中设置的电解参数为:脉冲同步振动进给的振动频率f为0~19.44Hz,导通角β为0~π,振幅为0.1~0.27mm,进给速度为0.1~10mm/min,连续脉冲电流频率和振动进给的振动频率相同,脉冲电流的脉宽tk=β/(2πf),脉冲电流的峰值电压为0~24V。5.根据权利要求3所述的基于3D打印与电火花精整的整体叶盘制备方法,其特征在于,步骤f)中电解加工机床的分度工作台旋转的角度为0-14°50′。6.根据权利要求1所述的基于3D打印与电火花精整的整体叶盘制备方法,其特征在于,所述切片文件包括分层方向、分层厚度及激光束扫描轨迹。7.根据权利要求1所述的基于3D打印与电火花精整的整体叶盘制备方法,其特征在于,步骤4)的具体操作为:将步骤3)得到的整体叶盘坯体放入到热等静压机中,再加热到940℃,并加压到200MPa,保温恒压1h;然后冷却至650℃,并减压至110MPa,再保温恒压2-4h;最后再冷却至500℃,并减压至大气压,然后再随炉冷却至室温。8.根据权利要求1所述的基于3D打印与电火花精整的整体叶盘制备方法,其特征在于,步骤8)的具体操作为:将整体叶盘坯体水平安装在电火花机床的变位机工作台上,采用煤油或油水乳化液为工作液、石墨为电极工具,设置整体叶盘的极性为正极,选用等能量方波的电源模式,设置电火花机床参数后根据电火花加工余量对整体叶盘坯体进行电火花加工;所述电火花机床参数为:脉冲宽度为5-30μs,脉冲间隙为15-40μs,电流密度为17.52-84.39A/cm2,间隙电压为35-70V。9.根据权利要求1所述的基于3D打印与电火花精整的整体叶盘制备方法,其特征在于,步骤10)中对整体叶盘样品的叶片顶端进行外圆磨削的具体过程为:将整体叶盘样品安装到外圆磨床上,通过外圆磨床对整体叶盘样品上叶片的端面进行磨削,磨削过程中,整体叶盘样品的转速为6000r/min,砂轮线速度为120m/s,纵向进给速度为0.01mm/min,外圆磨床采用水基冷却方式注水,其中,水的流量为90L/min、扬程为5.5m。
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