基于等距线的叶片截面中弧线计算方法

提出一种基于等距线的叶片截面中弧线提取方法。区别于以往的离散搜索方法，该方法将中弧线提取问题转化为求等距线自交点问题，并提出了相应的逐层细分求交算法和确定其它重要几何参数的方法。与离散搜索的方法相比，这种基于连续模型的方法可以较高的精度提取出中弧线，降低了算法复杂度。     

航空发动机叶片型面叶展轮廓度CMM测量及评价技术

航空发动机叶片作为影响航空发动机性能的主要零部件，其加工质量和测量准确性决定了发动机的最终质量。在叶片加工中，叶展方向刚性最差，导致叶片在叶展方向容易产生加工变形。叶展轮廓度误差和叶展轮廓度变化率直接反映叶展方向误差。提出了三坐标测量机沿叶展方向截面对叶展轮廓测量路径的规划方法，研究了叶展轮廓度误差和叶展轮廓度变化率的计算方法。最后通过实例进行了验证，得到叶展轮廓度误差和叶展轮廓度变化率，实现叶片叶展方向形状符合程度的评价。     

一种基于几何调控的辊轧叶片前后缘加工曲面自适应重建方法

针对航空发动机压气机辊轧叶片前后缘溢料端数控加工问题,提出了一种基于设计曲面几何调控的前后缘加工曲面自适应重建方法。根据自由变形理论以及曲面能量控制原理,建立了具有变形约束能力的自由曲面几何调控模型;利用该模型建立了基于遗传算法求解的辊轧叶片前后缘加工曲面自适应重建策略。该策略通过微量调整叶片设计曲面几何形状,使其在逼近叶身型面测量数据的同时尽可能维持初始几何形状,最终实现了辊轧叶片前后缘加工曲面的自适应重建。实例验证结果表明:利用该方法获得的辊轧叶片前后缘加工曲面可以在保证叶片形状精度的同时实现其与实际叶身的圆滑转接。     

[刀具及切削工艺]一种基于几何调控的辊轧叶片前后缘加工曲面自适应重建方法

针对航空发动机压气机辊轧叶片前后缘溢料端数控加工问题，提出了一种基于设计曲面几何调控的前后缘加工曲面自适应重建方法。根据自由变形理论以及曲面能量控制原理，建立了具有变形约束能力的自由曲面几何调控模型；利用该模型建立了基于遗传算法求解的辊轧叶片前后缘加工曲面自适应重建策略。该策略通过微量调整叶片设计曲面几何形状，使其在逼近叶身型面测量数据的同时尽可能维持初始几何形状，最终实现了辊轧叶片前后缘加工曲面的自适应重建。实例验证结果表明：利用该方法获得的辊轧叶片前后缘加工曲面可以在保证叶片形状精度的同时实现其与实际叶身的圆滑转接。     

航空发动机压气机叶片的逆向建模及应用

为得到高质量的航空发动机压气机叶片型面,采用三维扫描仪准确测量获取叶片点云数据,将点云数据去噪和精简处理后等距提取叶型截面点云并存储为二维数据。利用Matlab软件对叶型截面二维点云数据采用三次B样条曲线整体逼近拟合的方法形成叶身截面曲线,并在SolidWorks软件中放样生成叶身型面。逆向建模后的叶片可借助UG二次开发生成磨削抛光路径轨迹线,成功实现了叶片模型的应用。结果表明逆向建模成型后的叶片精确性高,光顺性好并且对解决实际的工程问题提供帮助。     

发动机叶片的反求设计和检测分析

叶片作为航空发动机的关键部件之一,其形状的不规则性和复杂性,使得发动机叶片实体建模比一般实体复杂得多。逆向造型软件的出现为复杂形状的叶片数字化建模提供了有力的技术手段。通过三维激光扫描机对叶片的三维形状信息进行采集,然后利用逆向软件Surfacer和Geomagic Studio交互使用对所采集的数据进行处理,并在Geomagic Studio中进行曲面重构。然后通过逆向模型快速检测软件Geomagic Qualify中的叶片检测技术对重构的曲面和原始点云模型进行三维误差比较、叶片截面二维误差比较和截面二维扭曲分析,为发动机叶片的数字化设计检测提供了依据。     

基于高加速度加工的机床动态特性研究

加工结构复杂、曲面形状不规则的航空发动机叶片,要求加工中心提供极大的加速度来保证各轴的快速移动,同时在高加速度的冲击下保证加工精度。建立叶片加工中心有限元模型,提出用复合单元处理螺栓结合面和滚珠丝杠-导轨-滑块结合面的方法,给出直线及回转加速度冲击下力及力矩的加载方案。基于Ansys Workbench平台对叶片加工中心进行高加速度瞬态响应分析,得出了加工中心在不同加速度冲击下的时域瞬态响应曲线,分析满足加工精度的振动衰减时间,将高加速度冲击下机床振动对加工精度的影响降低到最小。分析结果为合理选取加工中心加速度,优化叶片加工工艺及改善加工中心动态特性提供理论依据。     

航空发动机叶片5轴联动铣削加工刀路规划方法

针对航空发动机叶片形状复杂、加工精度高的特点,在ACIS几何平台上采用截平面法进行刀轨规划,变步长法控制加工精度,刀轴矢量自动调整法避免干涉,反变形补偿法控制加工变形,实现了叶片主面及阻尼台无干涉加工,并开发了航空发动机叶片五轴铣削加工计算机辅助软件.与通用CAM软件相比,该软件具有针对性强、操作简单、走刀路径更优化、对阻尼台的加工处理更方便等优势.     

试论航空发动机叶片数控铣削方法

由于航空发动机叶片空间自由曲面较为复杂,且其几何精度非常高,在加上航空发动机叶片的制作材料多食铝合金或钛合金,在切削方面存在很大苦难,此外,航空发动机叶片是薄壁零件,加工时零件容易产生变形。这些因素就导致航空发动机叶片铣削难度较大。本文从航空发动机叶片数控技术现状出发,对数控铣肖0方法进行浅显的探讨。     

压气机叶片辊轧模具型腔回弹补偿方法研究

航空发动机高压压气机叶片在辊轧成形过程中会沿着弦长方向发生回弹,直接影响叶片的成形精度进而影响其气动性能。为实现航空发动机压气机叶片无余量辊轧成形,提出并研究基于截面线回弹补偿的叶片辊轧模腔优化设计方法。分析钣金件弯曲变形过程并基于钣金件的几何结构和材料特性建立回弹前后中心角的变化模型。在此基础上提出叶片截面回弹补偿模型,并对辊轧叶片工艺模型截面进行回弹误差补偿。将回弹补偿后的叶片工艺模型截面线族绕轧辊轴线进行扇态分布并重构辊轧模具型腔。基于数值计算方法使用几何映射和回弹补偿设计的型腔对叶片辊轧成形过程进行模拟,并获得了相应的轧制成形叶片模型。结果表明,回弹补偿后的模具型腔能够有效提高叶片型面的成形精度,叶片成形误差缩小到原来的16.7%。本文研究内容为压气机无余量辊轧成形模具设计提供理论支撑,同时对不规则薄壁类结构塑性成形精度控制具有参考价值。     

基于ABAQUS的刀具几何参数对铣削HT250铸铁变截面涡旋盘的影响

由于变截面涡旋盘加工比较复杂,且加工精度要求高,需考虑刀具几何参数。开展HT250铸铁变截面涡旋盘高速铣削仿真,研究刀具几何参数对其的影响,并通过试验加工出变截面涡旋盘实体;构建由三段基圆渐开线组成的变截面涡旋盘数学模型,建立三维铣削模型和简化后的二维铣削模型,基于ABAQUS软件分析加工时刀具前角、后角和钝圆半径对铣削力和铣削温度的影响规律,得到不同刀具几何参数的铣削应力云图和铣削温度分布云图。通过刀具几何参数对变截面涡旋盘铣削力和铣削温度影响规律的研究,为选择合理的刀具几何参数提供依据和参考,便于提高变截面涡旋盘加工精度。     

矿用轴流通风机叶片三维几何模型反求重构

通风机叶片形状是影响通风机气动性能的关键因素,为了引进和吸收先进的矿用轴流通风机叶片设计技术,采用反求技术对其三维几何模型进行反求重构.首先,根据通风机叶片设计特点规划测量路径,应用三坐标测量机(CMM)对矿用轴流通风机叶片表面曲面进行测量,提取通风机叶片表面曲面的三维点云数据.然后,在反求软件UG中,利用最小二乘拟合曲线检查法对所提取的点云数据进行异常点的剔除,运用弦高-夹角综合法进行点云数据的精简.最后,采用非均匀有理B样条(NURBS)对各截面数据点进行曲线拟合,并使用通过曲线组生成曲面的方法重构了矿用轴流通风机叶片的三维几何模型,这对矿用轴流通风机计算流体力学模拟和叶片优化设计具有重要意义.     

机器人柔性抛光叶片轨迹规划与仿真

针对航空发动机叶片人工抛光精度不高，加工效率低等问题，提出了一种机器人柔性抛光系统代替人工抛光叶片的方法。提出了基于截面法和NURBS曲线拟合的轨迹规划算法，反求机器人抛光轨迹，该算法用于关键刀触点的提取，能够将拟合误差控制在给定的范围内，提高叶片加工质量。采用RobotStudio软件进行加工过程仿真，利用MATLAB验证了该轨迹规划算法的可行性。     

叶片进排气边光学测量系统的实现

针对航空发动机叶片进排气边的制造精度和一致性较差等问题,搭建了非接触式的叶片进排气边光学测量系统,以实现叶片进排气边的几何尺寸和轮廓形状的快速精确测量。该系统以传统的三坐标测量机框架为平台,采用由两个互成一定角度的新型激光扫描测头构成的专用测头作为前端传感器,并且内置了多种数据后置处理算法。在测量过程中,在每个叶片截面的进排气边处选取5条截线,分别测量这5条截线上的轮廓信息,从而确定叶片进排气边的几何尺寸和加工余量。该系统可以作为叶片加工系统的组成部分,从而将叶片的设计、制造和测量3个环节紧密地联系在一起。最后,应用该系统对某一精锻叶片的3个等高截面上的进排气边进行了多次测量实验,结果验证了所搭建的叶片进排气边光学测量系统的实用性和有效性,而且测量结果的重复性精度能够满足系统的设计要求和叶片进排气边的检测需求。该项研究为叶片进排气边的加工质量提供了一种高效率、高精度和高一致性的评定手段。     

航空发动机典型零部件数控加工技术研究

航空发动机零件的制造具有材料难加工、形状结构复杂、容易变形振动、加工精度高等特点,代表着一个国家制造技术的实力和国防现代化的发展水平。以航空发动机叶片、叶轮、机匣、盘轴类零件为研究对象,分析了这些典型零部件的材料和结构特性、加工工艺方法与特点、加工装备等,总结了航空发动机零件加工对数控机床性能与功能的要求,并展望了航空发动机制造技术的发展趋势。     

叶片参数化设计方法与建模过程研究

本文分析构成叶片的结构特征,总结各特征的建模过程与特点。设定叶片设计坐标系,用15个形状参数描述截面形状,将参数按工作性能、结构强度和辅助功能分成3组,提出截面形状设计参数化设计方法,然后将截面曲线分成5段,每段曲线可以按照约束规则补充控制点以提高灵活性。该设计方式控制截面形状灵活,结果可靠;在叶背、叶盆处提出G2连续的前缘、后缘曲线拼接方法,以及积叠线方式生成叶片曲面模型。最后结合实际算例,利用NX平台交互构造出三维叶片。本文提出的叶片截面参数化灵活的设计方法为提高叶片性能提供空间。     

六点定位原理在发动机叶片夹具设计中的应用

航空发动机叶片工艺流程复杂,造成加工基准的频繁转换,但随着叶片工艺刚度的降低以及加工过程中榫头产生的位置与尺寸上的误差,需针重新对叶片型面的非规则几何特征,设计快速准确装夹的专用工装。在分析叶片加工特点的基础上,结合六点定位原理和低熔点合金浇注方法,设计了一套适应其加工的工装夹具。将该夹具应用到叶片的基准修复工作后,基准的修复效率提高约40%,同时经该夹具重新设置的基准正确有效,保证了叶片在进一步的机械去量加工中余量去除完整,叶身型面各点尺寸加工到位。因此,该夹具具有高适应性,高精度且装夹快速方便的特点,尤其满足中间加工工序的叶片型面定位需求。     

航空发动机转子失谐叶片减振安装优化分析

安装航空发动机转子叶片时,由于制造误差使各叶片间存在失谐,不同的叶片安装方案影响叶片-轮盘系统强迫振动响应的大小.通过叶片模态试验获得叶片失谐频差,进而获得叶片失谐参数,建立了失谐叶片-轮盘系统单个扇区两自由度集中参数动力学模型.基于遗传算法的全局优化和快速收敛性,利用改进的嵌套遗传算法给出某型航空发动机某级叶片-轮盘系统叶片的最佳安装方案,按该方案安装的叶片,可使发动机叶片-轮盘系统强迫振动响应的最大幅值达到最小或处于较小范围内.     

基于中弧线的空心涡轮叶片壁厚计算方法研究

针对高精度复杂空心涡轮叶片壁厚测量问题,提出了一种基于中弧线的壁厚计算方法。通过对空心叶片CT切片数据的处理,建立了相应的点云数据测量模型,并与叶片CAD模型进行配准,实现了各截面数据点的提取与拟合,从而计算出了中弧线;在此基础上,运用UG二次开发平台求出了叶片各点的壁厚。实测结果表明:通过该方法能够精确计算复杂空心涡轮叶片的壁厚,提高空心叶片壁厚精度及其可靠性。     

叶片型面的三坐标测量数据处理及误差分析与补偿

三坐标测量机进行接触式测量时,一般采用球形测头。在测量过程中,测量机采集的是测头中心的坐标值,在测量常规几何要素（如平面、球、圆柱等）时,测量软件可以根据被测量要素的数学模型自动进行测头半径的补偿。但在测量叶片等没有预设数学模型的零件时,测量软件无法自动进行测头半径补偿。叶片具有复杂的空间几何形状,一般包括榫头和叶身两部分。叶身的形状复杂,没有任何数学模型,通常采用截面法来描述,即用多个平行的理想平面与叶身相截,每个截面又根据需要取一定数量的点,通过截面位置和截面内点的位置来描述整个叶片的形状。因此对叶片型面的测量就是要获得这些点的位置数据。叶片各个截面的形状不同,并存在叶身空间的扭曲和倾斜,因此叶片型面的测量尤其是半径补偿技术的应用具有特殊性,