高性能航空发动机复杂型面叶片精密砂带磨削技术及其应用

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技术项目简介
先进航空发动机是战略性国防高科技装备,叶片作为其高性能核心构件,其加工精度及表面完整性直接决定了整机服役性能及疲劳寿命。由于叶片材料难加工、型面弯扭大、刚性差、截面厚度变化大、形状精度与表面完整性及其一致性要求很高,制造难度极大,尤其体现在对气动力学性能具有极大影响的变曲率进排气边缘的精密加工方面。一直以来国内仅能依靠低效的人工修磨勉强维持高性能叶片的精密加工,无法达到设计要求。航发叶片的精密加工属于高敏感技术领域,国外主流航空发动机公司和科研机构对中国一直严格封锁。因此,缺乏兼具高表面完整性、高形状精度及高效率的相关加工技术及其装备成为制约中国高性能航空发动机高质量稳定批产制造的难题。鉴于此,在国家自然科学基金、国家科技重大专项等课题支持下,项目组在复杂型面精密砂带磨削方法与理论、关键技术及装备等方面开展了十余年的研究,成功解决了航空发动机叶片高效精密加工难题。 主要创新成果如下:(1)发明了基于“N轴”力位控制的砂带磨削方法并创建了相应理论体系。(2)建立了基于“数据驱动”的复杂型面多参数耦合自适应砂带磨削加工技术体系。(3)研发了系列高性能复杂型面构件自适应精密砂带磨削装备。 项目获授权国家发明专利26件、软件著作权6件,发表学术论文69篇,出版专著1部,制定行业标准8项。研发的关键技术及装备彻底替代了手工修磨工艺,在中国航发主机制造单位得到了广泛应用,成功解决了包括国产三代机发动机在内的50余种叶片(累计近500万件)精密加工难题,提高叶片疲劳寿命2-3倍,提升航空发动机增压效率2%,使得国内航发叶片的精密加工水平显著提升,已达到设计要求。同时,项目成果已推广应用到系列高性能复杂型面构件精密加工领域,产生直接经济效益14.91亿元、间接经济效益13.65亿元。鉴定专家组认为:项目属于大国重器的一项尖端制造技术。基于“N轴”力位控制的七轴六联动砂带精密磨削技术及装备属国内外首创,总体技术达到国际先进水平。
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