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整体叶轮五轴联动高效加工技术

发布日期:2015-06-08关注:963评论:1

基本信息

  • 信息类型:技术项目采购
  • 所属领域:机械/五金
  • 关 键 词:整体叶轮五轴联动高效加工技术
  • 协作方式:合作
  • 所属地域:浙江

项目简介

    项目背景与政策导向 叶轮机械具有高能量密度和重量轻的优势,广泛应用于航空、航天、运输、石油、化工等行业。压缩机叶轮利用高速旋转的叶片给流体做功以提高流体压力,是决定叶轮机械工作性能的关键零件。中小型叶轮(直径10毫米-1米)往往将叶片和轮盘设计为一体,称为整体叶轮。由于整体叶轮的面型扭曲性、流道复杂性和薄壁低刚性,使其高效高精度加工技术成为国际性难题。 整体叶轮类零件五轴高效加工技术符合国家中长期科学技术发展规划要求和国家产业政策。我国在该领域进行了较大科研投入,如上海交通大学参与的国家973项目“难加工航空零件的数字化制造基础研究”和国家863重点项目“涡轴发动机整体叶轮高效加工技术与仿真优化”和总装预言项目“航空叶盘/叶轮五轴联动高效精密加工工艺及优化”等。 应用领域与服务对象 整体叶轮五轴加工已成为众多应用的关键支撑技术。整体叶轮是航空发动机压气机实现结构创新的核心部件,其加工技术是我国正在论证的“航空发动机与燃气轮机”国家重大科技专项关注的重点之一,航天“百箭百星”高密度发射和重型火箭的研制需要突破大型变螺距诱导轮和整体叶轮高效加工技术。涡轮增压器是我国包括车用发动机在内的内燃机的急需和创新的重点,传统的铸造叶轮已难以满足高增压比和高转速的需求,但目前铣削叶轮效率低、价格高,成为阻碍增压器产业升级的瓶颈之一。 项目进展情况及成熟度: 已掌握了关于整体叶轮制造的数项核心技术,在航空、航天和汽车领域获得了应用,并获得了相关知识产权9项。 1)高速五轴联动加工机床 高速五轴联动加工中心的核心是旋转功能部件,其核心主要是高性能蜗轮蜗杆传动系统。上海交通大学突破其核心技术,包括啮合分析和三维建模、蜗杆高精度加工工艺、精度评价标准和检测方法、动态啮合性能预测,并开发包络环面蜗杆制造软件,已经基于此项技术开发了五轴联动加工中心,获得中国国际工业博览会铜奖。 2)五轴联动高效加工工艺 在航空叶轮、汽轮机叶片、导弹叶盘和潜艇螺旋桨的五轴数控加工方面开展大量的研究工作,在夹具设计与优化、数控编程技术、动力学仿真和工艺优化方面做了长期的技术积累,相关软件通过了上海市软件评测中心的鉴定:提供了类直纹面侧铣加工功能,克服了现有叶轮加工专用CAM软件仅能处理直纹面叶片五轴侧铣加工的局限,逼近精度是现有商业软件的6倍,并提供了商用软件没有的快速退刀和切宽控制功能。成套技术已经应用于航空和航天整体叶轮的加工,效率提升2.7-4倍。 预计产业化周期 产业化预计3年完成,第一年结合上海交大的已有成果和企业实际,进行高速机床优化设计、高速回转工作台和五轴加工工艺研制,实现加工质量达到整体叶轮的国际质量标准。第二年在已有平台的基础上研发调试高速高精度数控系统及厚度原位检测与在线补偿技术,进一步提高叶轮加工质量及生产效率。第三年进行整体叶轮加工技术的标准化和市场推广。 产学研提升 本技术的顺利转化将带动课题组五轴相关技术的研发,激励课题组成员研究更多整体叶轮高效精密加工技术。在转化经费的支持下,课题组将深入研究五轴数控装备设计、叶轮加工工艺以及叶轮原位测量与补偿的基础理论与技术。

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