[01430802]航空发动机叶片精密冷辊轧模具智能设计平台开发及应用

项目针对压气机叶片冷辊轧工艺过程模拟、智能设计平台开发及其在工程中的应用展开研究。从叶片辊轧过程金属流动模拟与参数优化、模具数字化设计等方面开展研究工作,对辊轧叶片三维智能设计平台进行开发,形成一套航空发动机叶片模具标准设计流程。 在叶片辊轧过程计算机模拟方面,建立叶片辊轧解析模型,对现有叶片生产过程机理进行分析,利用有限元软件对叶片辊轧过程中材料成型金属流动状态,并进行利用应力分布状态实现回弹预测,以此优化工艺参数。完善叶片辊轧坯料与模具设计的基本理论,开发叶片坯料和辊轧模具智能化、数字化设计系统。提出冷辊轧模具的强度寿命设计数据及相关的工艺标准,适应叶片小批量、多品种的要求,建立模具使用寿命数据库。通过对辊轧过程载荷分析,基于拓扑优化技术进行模具结构优化,去除冗余设计区域,提高材料使用率,降低结构整体重量。 在智能设计平台开发方面,充分分析叶片设计过程,利用UG二次开发技术开发的叶身智能设计CAD系统,能够快速准确的建立航空发动机按叶片叶身三维模型,简化了造型过程。系统操作简便,建模速度快,准确率高,并有较强的适应性,很大程度上提高了工作效率。 经冷辊轧后GH4169 合金转子叶片10e7级振动疲劳强度极限水平达到现行精锻和数控铣削工艺的叶片,常规疲劳寿命与长期时效后（900h）剩余疲劳寿命均达到现行制造叶片标准。研发的航空发动机精密冷辊轧叶片模具智能设计平台已在各项锻件设计和辊轧模具设计中推广应用。关于挤压制坯技术、辊轧模具制造技术现已推广应用到多项新机叶片研制中。冷辊轧静子叶片进排气边缘精密磨削技术已应用于某型号四到八级静子叶片生产过程中。研发计算机CAD系统辊轧模具设计软件已成功应用于太行等型号发动机模锻叶片的工艺设计中,并可推广应用到其它相关领域,经济效益和社会效益显著。