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。     

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。     

发动机叶片前后缘厚度测量装置研究

发动机叶片前后缘的测量对于保证发动机叶片气动性能的优劣至关重要,决定着发动机能量转换的效率。该项测量一直是一项技术难点,也没有专用的测量设备。文中提出了一种针对发动机叶片前后缘的测量方法,解决了前后缘厚度在(0.1~1 m m)范围内的测量,严格控制叶片生产全过程的误差,快速有效地提供叶片任意截面前后缘厚度数据,大大提高测量效率,以期为改善发动机性能作出贡献。同时研究相应的现场校准方法,保证量值溯源。     

轴流压缩机基元级叶片前后缘修正的造型方法研究

轴流压缩机的工作环境十分复杂,为了保证在大攻角下的良好气动性能,通常在完成基元级造型后,需要对基元级叶型的前后缘作必要的修正,即用圆弧来代替尖缘。要求圆弧必须同时与吸力面与压力面相切。圆弧半径一般按经验数据选取。在这一过程中,通常采用逐点搜索的方法来最终确定这两个切点。由于这种逐点搜索方式十分复杂,从而导致巨大的计算工作量。为了克服传统的逐点搜索方法计算量大的缺点,运用解析几何的方法,对这一问题进行了深入的分析,将给基元级叶片加前后小圆的几何问题转化成了一个二元非线性方程组,并详细给出了推导过程及求解方法。     

基于逆向建模的压气机叶片静力学分析

为获得某航空发动机压气机叶片在工作环境中叶片的静力分布,首先采用HandySCAN 3D扫描仪对该叶片的实体模型进行扫描,获得该叶片表面的三维数据,并在专业逆向建模软件Geomagic Studio中对数据进行处理,拟合曲面,再通过三维软件UG生成实体。其次通过流体分析软件CFX对叶片进行流体分析获得叶片表面空气载荷,并将此载荷作为初始条件对叶片进行静力学分析,获得叶片等效应力分布,为叶片制造过程中了解提高叶片强度的位置提供依据。     

基于柔性砂轮的叶片前后缘磨削技术研究

在航空领域中,叶片的前缘和后缘对于发动机的气动性能有着很大影响。为了实现叶片前后缘的高精高效磨削,提出了应用柔性砂轮进行前后缘磨削加工的工艺方法,并进行了可行性的实验验证。在分析叶片前后缘的磨削加工难点的基础上,对柔性砂轮的适用性、基本组成、磨削过程及磨削特点等进行了详细阐述。为了验证柔性砂轮在叶片前后缘磨削加工中的应用效果,采用轻型柔性砂轮对某精锻压气机叶片的前后缘进行了磨削实验,并对磨削后的截线加工误差和加工余量进行了测量。实验结果表明,柔性砂轮磨削的加工方式是可行的,而且加工精度也能够满足要求,因而在叶片前后缘的磨削加工方面具有很大的应用潜力。     

航发叶片前后缘数控砂带磨削关键技术研究

为提高航发叶片前后缘加工精度和加工效率,通过对当前航发叶片前后缘磨削加工中存在的问题进行分析,结合当前叶片前后缘加工工艺要求及数控砂带磨床各轴运动控制算法,考虑到磨料粒度、接触力、砂带线速度及进给速度等磨削要素的影响,优化了刀具轨迹,提出了叶片前后缘磨削工艺方法。最后,对某公司生产的航发叶片进行了磨削加工实验,实验结果表明,此磨削加工方法可使得航发叶片前后缘的加工精度和表面粗糙度得到明显的改善。     

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。     

螺旋叶片锥辊异面冷辗轧工艺

本文分析了螺旋叶片锥辊异面冷辗轧成形过程、应力应变状态;介绍了引进的FM-600型螺旋叶片辗轧机调整过程及其存在的问题。     

用能量优化法处理叶片边缘的缝合问题

在叶片造型时,常常需要采用适当的方法处理叶片的边缘.将能量优化法运用到叶片边缘的缝合问题中,以曲面能量为目标函数,以边界的一阶几何连续为约束方程,求解优化问题后得到了光滑连接的叶片边缘.最后,给出了离心叶轮叶片缝合的实例.     

Multi-objective optimization of an axial compressor blade

Numerical optimization with multiple objectives is carried out for design of an axial compressor blade. Two conflicting objectives, total pressure ratio and adiabatic efficiency, are optimized with three design variables concerning sweep, lean and skew of blade stacking line. Single objective optimizations have been also performed. At the data points generated by D-optimal design, the objectives are calculated by three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes analysis. A second-order polynomial based response surface model is generated, and the optimal point is searched by sequential quadratic programming method for single objective optimization. Elitist non-dominated sorting of genetic algorithm (NSGA-II) with ε-constraint local search strategy is used for multi-objective optimization. Both objective function values are found to be improved as compared to the reference one by multi-objective optimization. The flow analysis results show the mechanism for the improvement of blade performance.     

大型离心压缩机性能预测的混合建模方法研究

提出了一种核函数非线性偏最小二乘(PLS)与机理模型相结合的多级离心压缩机性能预测混合建模方法,用以预测离心压缩机的输出压比.通过分析大型离心压缩机多级压缩过程的机理,利用能最守恒关系,在压缩机各级气流损失计算和等熵效率定义的基础上建立了多级离心压缩机性能预测机理模型;利用核函数非线性PLS对机理模型的误差进行了修正.实验结果验证了该方法相比于机理模型的有效性,将其应用于实际生产过程中,取得了满意的效果.     

基于UG的汽轮机叶片叶身自动造型系统

汽轮机叶片叶身型面比较复杂,在通用CAD系统中,根据数据点拟合出内、背弧样条曲线,修进出汽边圆角,最后根据每个截面形状得到叶身实体,都是比较复杂的过程.文章通过对常用UG二次开发的方法的研究,提供了一种叶片三维参数化造型方法,简化了造型过程,在实践中,此系统高效,便捷,并有较强的适应性,提高了生产效率.     

A fast automatic method to measure the recession of a blade edge due to wear

A method is described to measure the recession of a blade edge. The experimental set-up includes an industrial microscope to project the blade edge and its specular image onto a photodiode array. The distance between a point on the edge and its specular image is twice the blade recession due to wear. A scan is performed over the whole blade and the data are stored and processed with a microcomputer. This particular detection technique allows a fast non-contact automatic inspection independent of the irregularities in the microscope stage translation.     

基于Solid Edge环境范成法生成三维齿廓的技术

介绍了在solidedge环境下用范成法来构建渐开线齿轮的三维齿廓，具体叙述了齿廓生成的程序步骤；并比较其他齿轮生成方法，指出了该种方法的优越性。这种方法也可应用于其他类型齿轮、蜗轮蜗杆等零件三维齿廓的生成。     

车身复杂曲面的建模方法与应用

汽车车身是复杂的空间自由曲面，在汽车设计开发过程中，车身设计是直接影响设计成功与否的重要因素，而在车身的计算机辅助设计当中，复杂曲线和曲面的设计又是一个核心的问题。将设计思想或实物原型转变为CAD模型，是加速引进车型的国产化与产品创新设计的关键技术。通过对目前工程界采用的整体造型、参数法及工程图纸、三维测量等反求工程建模方法的介绍，讨论其造型技术的原理、过程和方法，分析了车身曲面球模的特点和主要问题。     

压气机动叶抽吸气的数值模拟探索

为了研究吸附式压气机,改善压气机性能,开展了在压气机动叶上采取主动流动控制措施对压气机性能影响的研究.采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法,通过大量计算选择合适的吸气位置和吸气量,在动叶吸力面上开吸气孔进行附面层吸除,可以在一定程度上改善流动状况,从而对转子的效率、压比以及喘振裕度产生有利的影响.通过对NASA Rotor37实例计算表明,吸气后附面层分离状况得到明显改善,采用较小的吸气孔面积和吸气量就能对转子的效率、压比和喘振裕度产生正效应.不同的吸气位置,存在对应的最佳的吸气量.计算表明,转子最佳吸气位置在附面层的过渡区(包括附面层厚度的极大值位置).     

基于solid edge的双圆弧齿轮参数化建模的实现方法

双圆弧齿轮传动承载能力比渐开线齿轮高，在国内得到迅速发展，但因其齿廓形状和轮体结构复杂多变而成为三维造型技术的难点。利用Visual Basic 6．0编程，在Solid Edge上实现了参数化建模，满足了装配分析与力学分析的需要。