航空发动机整体叶盘回转式滚磨光整加工数值模拟与分析

李鹏; 李文辉; 李秀红; 杨胜强; 郭鹏辉

doi:10.13433/j.cnki.1003-8728.20200089

航空发动机整体叶盘回转式滚磨光整加工数值模拟与分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200089

李鹏^{1, 3,},
李文辉^{2, 3, ,},
李秀红^{1, 3},
杨胜强^{1, 3},
郭鹏辉^{1, 3}

1.
太原理工大学机械与运载工程学院，太原　030024
2.
太原理工大学航空航天学院，太原　030024
3.
精密加工山西省重点实验室，太原　030024

基金项目: 国家自然科学基金（51875389，51975399）与山西省自然科学基金（201801D111002）

详细信息

作者简介:
李鹏（1995−），硕士研究生，研究方向为精密零件表面光整加工，563407044@qq.com

通讯作者:
李文辉，教授，博士生导师，wenhui_li7190@126.com

中图分类号: TG156
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出版历程
- 收稿日期: 2020-01-16
- 网络出版日期: 2021-04-16
- 刊出日期: 2021-04-16

Numerical Simulation and Analysis of Rotary-typed Mass Finishing for Aeroengine Blisk

LI Peng^{1, 3
,},
LI Wenhui^{2, 3
, ,},
LI Xiuhong^{1, 3},
YANG Shengqiang^{1, 3},
GUO Penghui^{1, 3}

1.
College of Mechanical and Vehicle Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
2.
College of Aeronautics and Astronautics, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
3.
Shanxi Key Laboratory of Precision Machining, Taiyuan 030024, China

摘要

摘要: 为探究航空发动机整体叶盘回转式滚磨光整加工的作用机理，基于离散元法对加工过程进行仿真计算。以叶片表面的Archard磨损量和累积接触能量为评价标准，研究滚抛磨块装入量和滚筒转速对加工效果的影响。结果表明：叶片型面的加工效率受工艺参数的影响较大，且叶背、叶盆呈现出明显的差异。回转式滚磨光整加工可以有效保证不同叶片间的加工均匀一致性，且在50%装入量、60 r/min转速条件下，同一叶片不同区域的加工均匀性最好。综合考虑加工效率与加工均匀性，优选以下参数范围：50%～60%装入量；0.65n_max～0.8n_max转速。
- 整体叶盘 /
- 滚磨光整加工 /
- 离散元法 /
- Archard磨损 /
- 均匀一致性
Abstract: To explore the working mechanism of the rotary-typed mass finishing for aeroengine blisk, the processing cycles were simulated based on the discrete element method (DEM). The amount of Archard wear and the cumulative contact energy in the blade surface were used as the evaluation standard. The effects of the abrasive loading quantity and the barrel speed on the processing effect were studied. The results show that the processing efficiency of the blade profile is greatly affected by the processing parameters, and the convex and the concave show obvious differences. The rotary-typed mass finishing can effectively ensure the processing uniformity among the different blades, and under the loading quantityof 50% and rotary speed of 60 r/min, the processing uniformity in the different areas of the same blade profile is the best. Considering the processing efficiency and uniformity, the following parameter are preferred: the loading quantity of 50% ~ 60%; the rotary speed of 0.65n_max ~ 0.8n_max.
- blisk /
- mass finishing /
- discrete element method (DEM) /
- archard wear /
- uniformity

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图 1 整体叶盘有限元模型

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图 2 整体叶盘与滚筒相对位置示意图

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图 3 数据区域分布

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图 4 滚抛磨块装入量对加工效率的影响

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图 5 加工区域分布

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图 6 一周期内磨损量与累积接触能量变化曲线

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图 7 不同叶片之间磨损量的相对标准偏差变化

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图 8 同一叶片不同区域间磨损量的相对标准偏差变化

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图 9 不同装入量条件下叶背、叶盆型面磨损云图

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图 10 滚筒转速对加工效率的影响

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图 11 筒壁区域滚抛磨块数量统计

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图 12 不同叶片之间磨损量的相对标准偏差变化情况

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图 13 同一叶片不同区域间磨损量的相对标准偏差变化情况

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图 14 不同滚筒转速条件下叶背、叶盆型面磨损云图

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表 1 材料的本征参数^[18]

名称	泊松比	剪切模量/Pa	密度/(kg·m⁻³)
颗粒	0.21	1.24 × 10¹¹	2675
滚筒	0.28	3.20 × 10⁹	1150
工件	0.33	4.50 × 10¹⁰	4500

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表 2 仿真所需的接触参数^[18]

相互作用	碰撞恢复系数	静摩擦因数	滚动摩擦因数
颗粒-颗粒	0.75	0.30	0.03
颗粒-滚筒	0.50	0.26	0.10
颗粒-工件	0.75	0.30	0.05

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