基于旋转锻造工艺的航空发动机薄壁空心细长轴加工精度研究 被引量：12

1

作者 马鹏举 许志永 +4 位作者 程向 郑学著 刘勇 王聚存 田洁 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期1-10,共10页

将旋转锻造(旋锻)成形方法应用于航空发动机薄壁空心细长轴的加工制造是一种新的工艺尝试。首先,介绍了旋转锻造的原理和工艺特点,然后,根据薄壁空心细长轴阶梯内孔同轴度加工的特点,进行了试验设计,并在自主研发的旋锻机上进行了试验,... 将旋转锻造(旋锻)成形方法应用于航空发动机薄壁空心细长轴的加工制造是一种新的工艺尝试。首先,介绍了旋转锻造的原理和工艺特点,然后,根据薄壁空心细长轴阶梯内孔同轴度加工的特点,进行了试验设计,并在自主研发的旋锻机上进行了试验,结合有限元数值分析方法对试验结果进行了分析和讨论。最后,对试验结果在产品上进行了验证。研究结果表明,旋锻工艺方法对保证航空发动机薄壁空心细长轴的精度是有效的,特别是对提高内孔的同轴度精度、保证壁厚均匀性,以及在改善工件的表面粗糙度和提高零件的力学性能等方面,与现有薄壁细长轴内孔加工方法相比有显著的优势:对锻造材料,脉冲加载锻打要比连续加载锻压的工艺塑性提高2.5~3倍;圆度:±0.005~±0.1 mm;同心度:提高50%;内表面的粗糙度小于0.05μm。 展开更多

关键词 旋转锻造 薄壁空心细长轴 有限元分析 同轴度 表面粗糙度

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花键轴振动挤压成形试验研究 被引量：12

2

作者 张琦 贲宁宇 +2 位作者 王聚存 杨凯 陈超 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期110-115,共6页

针对花键轴挤压成形制造效率低、模具所受载荷大的问题,采用了一种新的振动辅助挤压成形工艺,并进行了花键轴成形试验、微观组织分析和硬度测试,揭示了成形载荷的主要影响因素及金属流动规律。试验设备为振动挤压机床,采用模数为1.75、... 针对花键轴挤压成形制造效率低、模具所受载荷大的问题,采用了一种新的振动辅助挤压成形工艺,并进行了花键轴成形试验、微观组织分析和硬度测试,揭示了成形载荷的主要影响因素及金属流动规律。试验设备为振动挤压机床,采用模数为1.75、齿数为10的花键轴挤压模具对直径为17.9mm、材料为AISI1045A的棒料进行了振动挤压成形试验,模具每进给1mm便回程0.5mm,振动频率分别取10、15和20Hz。结果表明:相比于直接挤压,振动挤压成形过程的成形力可降低将近25%,原因是在模具回程过程中润滑油得以流入模具与坯料的接触面,重新生成油膜,从而减小了摩擦力;在试验频率范围内,成形载荷随振动频率的提高而增大;振动挤压成形花键轴具有表面质量高、成形速度快、材料流动均匀的优点,且沿轴向齿顶圆直径变化小,成形精度高;与传统的直接挤压成形相比,振动挤压成形花键轴齿型部位的硬度降低了近10%,有利于成形。 展开更多

关键词 花键轴 振动挤压 材料流动

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细长轴预拉伸残余应力分析及加工变形控制研究 被引量：5

3

作者 张琦 徐宏图 +4 位作者 田天泰 韩宾 王聚存 陈超群 李均 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期180-184,共5页

针对细长轴加工过程中棒材内部应力释放而导致的加工变形问题,提出了通过轴向预拉伸对细长轴内部应力进行调控的新方法。为进行对比研究,采用三点弯曲法对轴内部施加内应力,并分析轴向拉伸对残余应力和后续加工变形的影响规律。通过ABA... 针对细长轴加工过程中棒材内部应力释放而导致的加工变形问题,提出了通过轴向预拉伸对细长轴内部应力进行调控的新方法。为进行对比研究,采用三点弯曲法对轴内部施加内应力,并分析轴向拉伸对残余应力和后续加工变形的影响规律。通过ABAQUS软件建立了细长轴三点弯曲及轴向拉伸的数值模型,使用生死单元方法模拟细长轴材料的去除及变形,研究了不同预拉伸率下残余应力和加工变形情况,并对细长轴进行轴向拉伸及加工实验验证。研究结果表明:预拉伸可以使轴向内应力重新分布,拉伸卸载后细长轴的主要残余应力为拉应力且沿轴向分布;随着拉伸量的增加,后续机械加工变形量逐渐减小。 展开更多

关键词 细长轴 预拉伸 加工变形 应力控制 三点弯曲

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调频调幅式轴向振动挤压花键成形过程实验研究 被引量：2

4

作者 马鹏举 程向 +3 位作者 许志永 郑学著 田洁 王聚存 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期96-102,122,共8页

研究了在低频振动花键挤压成形过程中成形力的变化规律和振动加工的降载机理。利用课题组研发的调频调幅振动挤压成形机为实验设备,搭建了成形力测量系统,实测花键振动挤压时成形力的变化,并对数据进行分析。结果表明:成形力的大小主要... 研究了在低频振动花键挤压成形过程中成形力的变化规律和振动加工的降载机理。利用课题组研发的调频调幅振动挤压成形机为实验设备,搭建了成形力测量系统,实测花键振动挤压时成形力的变化,并对数据进行分析。结果表明:成形力的大小主要与振动的振幅有关,尤其是回退行程,当回退行程足够大时,模具与工件间的摩擦力将工件拉伸至屈服段,立即反向挤压,由于包辛格效应(Bauschinger),成形力显著降低;另外,良好的润滑条件可以有效降低成形力,模具回退瞬时离开材料变形区时,润滑液进入,降低了材料与模具间的摩擦,从而降低成形力。实验研究表明,对于模数为0.47、齿数为36的小模数渐开线外花键挤压成形,采用频率10 Hz、前进行程1.38 mm、回退行程0.67 mm时,成形力降低了27%,降载效果显著。 展开更多

关键词 花键 轴向振动挤压 降载 包辛格效应 成形力

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调频调幅轴向花键挤压试验研究 被引量：3

5

作者 马鹏举 许志永 +4 位作者 程向 刘勇 郑学著 田洁 王聚存 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第2期258-262,共5页

花键类零件在动力传动机构中应用广泛,承载能力大,导向性好,定心精度高。常用加工方式主要是切削加工工艺和挤压、滚压的无切削加工工艺,受工艺方法的限制,在薄壁零件外花键加工中,极易造成工件变形,无法满足加工精度要求,特别是在航空... 花键类零件在动力传动机构中应用广泛,承载能力大,导向性好,定心精度高。常用加工方式主要是切削加工工艺和挤压、滚压的无切削加工工艺,受工艺方法的限制,在薄壁零件外花键加工中,极易造成工件变形,无法满足加工精度要求,特别是在航空难加工材料薄壁细长轴内外花键成形中,由于高温合金材料加工工艺性差,切削力大,是加工的一个难点。调频调幅轴向振动挤压成形加工工艺在加工过程中,模具挤压时附加振动,可有效降低挤压变形抗力,改善加工精度。研究振动挤压过程中的工艺参数,与传统工艺进行对比,同时得到各个工艺参数对加工工艺的定性关系,为优化振动挤压工艺参数和机床调整提供理论依据。进行了调频调幅轴向挤压主要工艺参数的测量试验,得到了调频调幅振动挤压的工艺参数并进行了分析研究,对薄壁细长轴外花键振动挤压成形工艺设计有重要的指导意义。 展开更多

关键词 振动挤压 调频调幅 花键

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薄壁细长轴自适应校直技术 被引量：1

6

作者 韩宾 王肖笛 +3 位作者 滕朝斌 李颖慧 王聚存 张琦 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期100-105,共6页

为提高现有直线度校直设备的检测精度,提高校直参数计算的准确性,通过对现有轴类零件校直方法的优、缺点进行分析,针对常见细长轴零件的直线度校直加工,设计出校直加工精度为0.1 mm·m^(-1)的薄壁细长轴零件自适应校直设备总体结构... 为提高现有直线度校直设备的检测精度,提高校直参数计算的准确性,通过对现有轴类零件校直方法的优、缺点进行分析,针对常见细长轴零件的直线度校直加工,设计出校直加工精度为0.1 mm·m^(-1)的薄壁细长轴零件自适应校直设备总体结构。校直过程基于机器学习的BP神经网络算法和数据库积累,基于三点弯曲校直的基本原理,此设备确定了一个适用于此校直工艺的BP神经网络结构,其结构为:输入层为7个节点、输出层为1个节点、单隐含层为6个节点。通过对该神经网络结构的精度验证可得:当数据库包含800组实验数据时,经过1次校直加工,即可满足精度要求,此设备可大幅地减少校直加工次数。 展开更多

关键词 轴类零件 自适应校直技术 BP神经网络算法 三点弯曲校直 智能化校直

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航空发动机用薄壁细长轴旋锻校形工艺研究 被引量：5

7

作者 王聚存 田天泰 +3 位作者 张以升 彭谦之 曹苗 张琦 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期91-96,共6页

针对航空发动机用薄壁细长轴零件内孔直径超差问题,提出了一种旋转锻造校形工艺。以大深径比细长轴为研究对象,通过旋转锻造的方法对内孔直径超差的不合格零件进行校形。设计了细长轴旋转锻造工艺参数和流程。通过有限元模拟的方法确定... 针对航空发动机用薄壁细长轴零件内孔直径超差问题,提出了一种旋转锻造校形工艺。以大深径比细长轴为研究对象,通过旋转锻造的方法对内孔直径超差的不合格零件进行校形。设计了细长轴旋转锻造工艺参数和流程。通过有限元模拟的方法确定了适合不合格零件的径缩量,研究了管料缩径过程中的金属流动规律。基于模拟获得的参数,对航空发动机用薄壁细长轴进行旋转锻造校形实验,得到能满足再次深孔加工要求的细长轴。模拟结果表明,航空发动机用薄壁细长轴的径缩量为1.5 mm时,内孔直径为Φ22.53 mm,满足设计要求;实验结果表明,径缩量为1.5 mm时,内孔直径为Φ22.68 mm,最大直线度误差为0.068 mm,满足零件的再制造要求,旋锻加工后硬度提升3.6%,不影响零件使用。 展开更多

关键词 旋转锻造 薄壁细长轴 校形工艺 有限元模拟

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薄壁细长轴壁厚测量技术研究 被引量：1

8

作者 刘勇 郑学著 +2 位作者 王聚存 袁园 保文成 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2019年第5期767-772,共6页

针对航空发动机中薄壁细长轴类零件的壁厚需要精密高效测量的问题,提出了一种双测头快速高精度测量方法。该方法以大长径比碳纤维测杆支撑小型非接触光学测头进行细长轴内壁测量,以龙门式框架安装接触式测头同时进行细长轴外壁测量,并... 针对航空发动机中薄壁细长轴类零件的壁厚需要精密高效测量的问题,提出了一种双测头快速高精度测量方法。该方法以大长径比碳纤维测杆支撑小型非接触光学测头进行细长轴内壁测量,以龙门式框架安装接触式测头同时进行细长轴外壁测量,并采用高精度气浮平台作为工作台带动零件移动,从而实现对细长轴类零件的壁厚进行测量。采用该方法研制了测量设备,并详细介绍了机械、电控和软件设计。通过实验和第三方检测,该测量设备可对长度1 500 mm、内孔直径14 mm的细长轴进行壁厚测量,验证了本方法的有效性。 展开更多

关键词 细长轴 壁厚 测量

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航空发动机用细长轴内方孔旋锻成形工艺研究 被引量：2

9

作者 王聚存 田天泰 +2 位作者 马海鑫 姚俊征 张琦 《航空制造技术》 2019年第20期45-49,共5页

针对航空发动机用细长轴难加工问题,介绍了采用旋转锻造加工的新工艺。为了进行细长轴内方孔的加工,设计和优化了符合成形要求的毛坯,确定了成形参数。利用得到的符合要求的毛坯建立了3D旋锻有限元模型进行旋锻过程的模拟,并对内方孔旋... 针对航空发动机用细长轴难加工问题,介绍了采用旋转锻造加工的新工艺。为了进行细长轴内方孔的加工,设计和优化了符合成形要求的毛坯,确定了成形参数。利用得到的符合要求的毛坯建立了3D旋锻有限元模型进行旋锻过程的模拟,并对内方孔旋锻成形进行了试验研究。对成形后内方孔的尺寸和显微硬度进行了测量分析并观察了微观组织。结果表明:航空发动机细长轴内方孔的成形可以通过带芯轴凹进式旋转锻造方式进行加工,成形效率高,工件成形尺寸符合要求,对硬度与微观组织影响小。 展开更多

关键词 旋转锻造 内孔成形 细长轴 航空发动机 数值模拟

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空心薄壁细长轴旋转锻造过程材料流动规律研究 被引量：1

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作者 王聚存 田天泰 +4 位作者 吴学深 曹苗 张以升 李双全 张琦 《精密成形工程》 北大核心 2021年第4期102-108,共7页

目的为了准确地设计带内台阶的薄壁细长轴类零件的旋转锻造用管坯,研究缩径过程中金属材料的流动规律。方法针对薄壁细长轴内台阶孔,采用有限元模拟与实验验证相结合的方法,研究管坯旋转锻造过程中,毛坯外径/内径之比、模具入角和摩擦... 目的为了准确地设计带内台阶的薄壁细长轴类零件的旋转锻造用管坯,研究缩径过程中金属材料的流动规律。方法针对薄壁细长轴内台阶孔,采用有限元模拟与实验验证相结合的方法,研究管坯旋转锻造过程中,毛坯外径/内径之比、模具入角和摩擦条件对缩径过程金属流动的影响规律。结果管料外径和内径之比越大,金属的厚向应变越小;摩擦因数越大,金属的厚向应变越大;模具入角越大,金属的厚向应变越小。结论实验和模拟结果获得的规律基本一致,有效验证了模拟结果的正确性。 展开更多

关键词 旋转锻造 薄壁细长轴 内台阶孔 金属流动规律

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轴类零件直线度检测系统研究 被引量：4

11

作者 徐宏图 张琦 +3 位作者 罗伟 田天泰 李文浩 王聚存 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第23期51-56,共6页

通过对现有轴类零件直线度检测方法的优缺点分析,提出一种新的非接触式直线度测量方法。该方法利用多个激光位移传感器离散化采集轴类零件多条母线上的点,基于最小二乘法计算每个截面的圆心坐标,拟合出零件实际轴线,从而判断零件直线度... 通过对现有轴类零件直线度检测方法的优缺点分析,提出一种新的非接触式直线度测量方法。该方法利用多个激光位移传感器离散化采集轴类零件多条母线上的点,基于最小二乘法计算每个截面的圆心坐标,拟合出零件实际轴线,从而判断零件直线度误差。基于上述方法,设计开发了一套直线度检测系统,通过测量精度研究和误差分析,控制系统检测精度在0.1mm/m以内。试验结果表明,直线度检测系统具有适用范围广、测量精度高、测量速度快,重复精度高等优点。 展开更多

关键词 直线度检测 轴类零件 最小二乘法 激光测量 误差分析

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不平衡量对非线性转子-挤压油膜阻尼器系统临界转速影响的研究 被引量：2

12

作者 陈文超 刘超 +3 位作者 方翔 王聚存 黄晓鸣 陈超群 《装备制造技术》 2021年第8期65-68,共4页

对动力涡轮转子这种柔性细长轴超临界转子进行动平衡时,需要知道知道转子运行的模态信息以及动平衡影响系数。基于ANSYS有限元分析软件建立了动力涡轮转子-挤压油膜阻尼器的动力学模型,提出了一种考虑阻尼器偏心率和转速变化的变刚度阻... 对动力涡轮转子这种柔性细长轴超临界转子进行动平衡时,需要知道知道转子运行的模态信息以及动平衡影响系数。基于ANSYS有限元分析软件建立了动力涡轮转子-挤压油膜阻尼器的动力学模型,提出了一种考虑阻尼器偏心率和转速变化的变刚度阻尼系数不平衡谐响应计算方法。通过计算发现:由于挤压油膜阻尼器的非线性特性,会导致转子系统的临界转速随着不平衡量的增加而明显增加。同时,这也导致了同一位置、同一转速下,动平衡影响系数也会随着不平衡量的变化而变化。在进行这类转子动平衡时,需高度重视这2种现象。 展开更多

关键词 动力涡轮转子 挤压油膜阻尼器 临界转速 动平衡影响系数

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