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摘 要:涡轮发动机是一种利用旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机形式,作为其核心部件,叶片的加工制造比较复杂,除了传统的加工制造方法外3D打印也是常用的制造方法。本文以一个高职院校桌面3D打印实训为实例,讲述了桌面3D打印制造叶轮零件的方法步骤和存在的问题,并给出了解决办法。最终得到可以正常配合的叶片,和完整的涡轮发动机模型,方法切实可行,具有一定的指导意义。
关键词:涡轮发动机;桌面3D打印;叶轮
1引言
涡轮发动机(Turbineengine,或常简称为Turbine)是一种利用旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机形式,是内燃机的一种。是被广泛用作飞机与大型的船舶或车辆的发动机。但作为其核心部件,叶片的加工制造一直以来是个难题,传统的加工制造方法外复杂繁琐,近年来3D打印技术也被用于叶片的加工制造,使其效率和精度都显著提高。但是在具体加工过程中也存在一定的问题。例如,本文以一个高职院校桌面3D打印实训为实例,讲述了3D打印制造叶轮零件的方法步骤和存在的问题,并给出了解决办法。最终得到可以正常配合的叶片,和完整的涡轮发动机模型。
2桌面3D打印的一般步骤
选用桌面3D打印机,其最显著的特点是全闭环运动控制,高速、高效率、高稳定性。
其具体的打印步骤主要包含三部分,分别是:
2.1 前处理
主要包括建立三维模型;模型近似处理。
2.2 3D打印(快速成型)
主要包括对模型的切片处理,利用激光进行固化树脂、切割纸、烧结粉末等;同时利用喷射源进行喷粘接剂、喷热熔材料,进而得到三维实体产品。
2.3 后处理
主要包括表面处理工艺。
3桌面3D打印的涡轮发动机叶片的问题
利用桌面3D打印涡轮发动机的叶片时,按照正常的流程,不能正常打印出可以正常配合如图2所示:
对于此类问题,需要在软件中生成3D模型时,需要通过软件切除已有,留够误差,再通过粘贴命令,最终正常加工得到可以正常配合的图形如图3所示。
正常配合后的涡轮发动机主轴如图4所示。
最终得到完整的涡轮发动机如5所示。
4结论
本文以一個高职院校桌面3D打印真实项目为例,讲述了桌面3D打印制造叶轮零件的方法步骤和存在的问题,并给出了解决办法。最终得到可以正常配合的叶片,和完整的涡轮发动机模型。方法切实可行,具有很强的可操作性和实际应用价值,也为同类产品的3D打印方法中存在的问题提供了一种值得借鉴的途径。
参考文献:
[1]段昌德,吴中竟,吴伟.闭式叶轮整体加工技术[J].东方电机,2014,2.
[2]程凯,兰红波,邹淑亭,钱垒,李涤尘.多材料多尺度3D打印主动混合喷头的研究[J].中国科学:技术科学,2017,47:149-162.
[3]孙立.离心压气机叶片反问题设计方法研究[D].南京航空航天大学,2016,03.
作者简介:
申鹏(1987—),男,助教,研究方向为故障诊断,从事机械CAD/CAM教学,数控实训教学。
关键词:涡轮发动机;桌面3D打印;叶轮
1引言
涡轮发动机(Turbineengine,或常简称为Turbine)是一种利用旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机形式,是内燃机的一种。是被广泛用作飞机与大型的船舶或车辆的发动机。但作为其核心部件,叶片的加工制造一直以来是个难题,传统的加工制造方法外复杂繁琐,近年来3D打印技术也被用于叶片的加工制造,使其效率和精度都显著提高。但是在具体加工过程中也存在一定的问题。例如,本文以一个高职院校桌面3D打印实训为实例,讲述了3D打印制造叶轮零件的方法步骤和存在的问题,并给出了解决办法。最终得到可以正常配合的叶片,和完整的涡轮发动机模型。
2桌面3D打印的一般步骤
选用桌面3D打印机,其最显著的特点是全闭环运动控制,高速、高效率、高稳定性。
其具体的打印步骤主要包含三部分,分别是:
2.1 前处理
主要包括建立三维模型;模型近似处理。
2.2 3D打印(快速成型)
主要包括对模型的切片处理,利用激光进行固化树脂、切割纸、烧结粉末等;同时利用喷射源进行喷粘接剂、喷热熔材料,进而得到三维实体产品。
2.3 后处理
主要包括表面处理工艺。
3桌面3D打印的涡轮发动机叶片的问题
利用桌面3D打印涡轮发动机的叶片时,按照正常的流程,不能正常打印出可以正常配合如图2所示:
对于此类问题,需要在软件中生成3D模型时,需要通过软件切除已有,留够误差,再通过粘贴命令,最终正常加工得到可以正常配合的图形如图3所示。
正常配合后的涡轮发动机主轴如图4所示。
最终得到完整的涡轮发动机如5所示。
4结论
本文以一個高职院校桌面3D打印真实项目为例,讲述了桌面3D打印制造叶轮零件的方法步骤和存在的问题,并给出了解决办法。最终得到可以正常配合的叶片,和完整的涡轮发动机模型。方法切实可行,具有很强的可操作性和实际应用价值,也为同类产品的3D打印方法中存在的问题提供了一种值得借鉴的途径。
参考文献:
[1]段昌德,吴中竟,吴伟.闭式叶轮整体加工技术[J].东方电机,2014,2.
[2]程凯,兰红波,邹淑亭,钱垒,李涤尘.多材料多尺度3D打印主动混合喷头的研究[J].中国科学:技术科学,2017,47:149-162.
[3]孙立.离心压气机叶片反问题设计方法研究[D].南京航空航天大学,2016,03.
作者简介:
申鹏(1987—),男,助教,研究方向为故障诊断,从事机械CAD/CAM教学,数控实训教学。