空心渦輪葉片復雜陶芯彎扭變形分析方法比較 *

張現東，卜 昆，劉連喜，竇楊柳

（1.西北工業大學現代設計與集成制造技術教育部重點實驗室，西安 710072；2.北京星航機電裝備有限公司，北京 100074）

張現東

西北工業大學航空宇航制造工程專業博士研究生，主要研究方向為CAD/CAM、精密測量、熔模精密鑄造模具設計與優化。

空心渦輪葉片成形精度低，一直是困擾我國航空制造業的難題。與國外高達80%的合格率相比，國內的空心渦輪葉片精密鑄造合格率不到40%[1]，差距很大。統計結果表明：在渦輪葉片無余量熔模精密鑄造工藝過程中，同批次不合格空心葉片鑄件中由于壁厚尺寸漂移引起的形狀超差占50%左右[2]，是造成我國空心渦輪葉片合格率偏低的主要原因之一。渦輪葉片的壁厚是由外型與內腔共同保證的，內腔是精鑄過程中由陶芯作為轉接件形成的，因此陶芯的彎扭變形直接關系到空心渦輪葉片的壁厚分布情況。精確計算陶芯的彎扭變形，對于指導陶芯在蠟模型腔中的定位、控制蠟型壁厚、提高空心渦輪葉片成形精度都有重要的作用。

葉片類截面形狀的彎扭變形一般認為是相對于理論截面的剛體位移，可以分解為相對于理論截面的平移與扭轉。目前，國內外對葉片彎扭分析有大量的研究，王仲奇等[3]研究了彎扭葉片對降低能量損失的作用，并對彎扭葉片級和級組用于壓氣機做了大量理論研究；Houbolt等[4]將轉子葉片的彎扭變形分為翼面向彎曲、翼弦向彎曲和扭曲變形；Mohaghegh等[5]通過定義葉片積疊軸，給出了基于積疊軸的葉片彎曲變形的定義；……