航空发动机叶片测量新技术

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航空发动机叶片测量新技术

摇摇叶片作为发动机的重要部件三坐标检测技术的引入很大程度之一,其在航空发动机制造中所地改善了叶片制造过程中检测周占比重约为30%。由于叶片形期长、检测结果不准确等问题。状复杂、尺寸跨度大(长度20-三坐标检测适用性强、适用面广、800mm)、受力恶劣、承载最大,检测快速、结果准确,随着我国航且在高温、高压和高转速的工况空工业的发展,三坐标测量机在下运转,使得发动机的性能在很叶片生产主机厂家逐渐得到普大程度上取决于叶片型面的设计及。但由于叶片型面复杂、精度制造水平。

要求高,不同厂家的测量方式、测目前,航空发动机的叶片制量流程和数据处理方式不同,导造方法主要有电解加工、铣削加致叶片的测量结果不一致,测量工、精密锻造、精密铸造等。由于工作反复,严重制约着叶型检测叶片零件壁薄、叶身扭曲大、型面效率的提高。

复杂,容易产生变形,严重影响了叶型检测难点具体表现为:叶片的加工精度和表面质量。如(1)测量精度和效率要求何严格控制叶片的加工误差,保高。叶片型面的测量精度直接反证良好的型面精度,成为检测工映制造精度,通常要求测量精度作关注的重点。叶片型面是基于达到10滋m,甚至1滋m。因此对叶型按照一定积累叠加规律形成测量环境要求严格苛刻,通常需的空间曲面,由于叶片形状复杂要专门的测量室。叶片是批量生特殊、尺寸众多、公差要求严格,产零件,数量成千上万,应尽可能所以叶片型线的参数没有固定的提高测量速度和效率。生产车间规律,叶片型面的复杂性和多样和测量室之间的反复运输和等性使叶片的测量变得较为困难。

待,使得检测效率低下。

在叶片检测过程中,传统的(2)测量可靠性要求高。叶标准样板测量手段效率低下、发片测量和数据处理结果应反映叶展缓慢,严重制约着设计、制造和片的实际加工状态,以此保证叶检测的一体化进程。由于航空发片的制造质量。

动机叶片的数量大、检测项目多,

(3)数据处理过程复杂。叶

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片图纸上不但有叶型、弦长、前缘后缘半径等尺寸误差要求,还有叶片的形状轮廓、弯曲、扭转、偏移等形位误差要求。利用三坐标测量机获取的测量数据存在噪点,通常需要对原始的测量点集进一步简化,提取不同的尺寸和特征参数;还需进行复杂的配准运算,迭代求解叶片的形位误差。其中算法选用不同得到的误差评定结果各有差异,导致整个处理过程复杂。

叶片测量新技术:

(1)基于数字样板叶型检测方法

标准样板是根据叶片的理论型线设计制造的与叶型截面对应的母模量具,使用叶片固定座(即型面测具)把叶片固定后,用处于理想位置的叶盆标准样板和叶背标准样板检查叶盆、叶背型面间隙,并反复调整叶片空间位置,以型线的吻合度作为衡量其是否合格的依据。叶型设计图多以透光度或相对误差来表示,如依0.15mm。这个比对误差实际上并不是单纯的形状误差,而是形状误差、尺寸误差、位置误差三者的综合体。

针对标准样板法的特点和存在的缺点,西北工业大学研究了基于数字样板的检测方法。数字样板检测方法是基于标准样板法的原理,利用数字化测量手段获

取测量数据,然后利用虚拟的数字样板,与实测的数据进行匹配,在公差约束条件下达到最佳匹配。最后在该最佳姿态下,求解叶型各项形位误差。

数字样板检测方法可归纳为三个主要过程:实物样板数字化、匹配过程模型化、误差评定过程自动化。实物样板数字化是将传统的实物样板转换为CAD模型,以数字模型的方式进行样板比对和误差评定。由叶片设计模型构造的三维CAD模型,它包括了加工叶片完整的截面几何信息、基准信息,是数字样板法误差评定的模型基础,可以进行表面轮廓度分析、叶型特征参数和形位误差的分析和评定。对于数字样板法的原始测量点集,主要通过CMM测量获得。在数字样板构造的基础上,通过匹配过程的模型化对测量数据和数字样板自动进行调整。

针对数字样板法中的原始测量数据,通常需要进行数据预处理,获取真实有效的型面测量数据参与数字样板检测。其中,数据预处理包括测量点去噪、测头半径补偿、坐标变换、测量点与曲面的配准、测量点排序等。其中,数据处理的第一步,就是对得到的型面测量点进行去噪,筛选有效的测量数据。其次,CMM测量得到的数据是测头球心数据,

必须进行测头半径补偿。对于叶片测量时的装夹引起的系统误差,在样板匹配前必须进行坐标系对齐来消除。

基于数字样板的叶片检测模块功能

结构

(2)叶片高速连续扫描技术为提高整体叶盘叶片的检测效率,雷尼绍公司近年来开发了SPRINT高速扫描系统。与传统的机内测量技术相比,SPRINT叶片测量系统可以显著缩短测量循环时间,对叶片前边缘也能提供精确出色的测量结果,可以为叶片自适应加工、工序间检测等提供很好的检测数据。叶片测量分析软件可通过数控机床控制器上的Productivity+CNCplug-in直接运行,因此测量数据可通过宏变量自动提供给数控机床,也可以自动提供给连接的计算机进行下游数据处理。SPRINT系统配备的OSP60SPRINT测头每秒可采集1000个3D数据点,从而满足叶片在机快速检测的要求。

利用SPRINT系统进行测量

工具展望2019No.摇

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时,在CNC机床上分别从四个方向对叶片进行测量,从而避免在测量过程中发生测头与工件之间的碰撞干涉。在测量之后,四部分的测量数据将被拼合成一个完整的叶片测量数据集。SPRINT系统可以用于加工过程中工序间的检测,以确保产品的加工过程正确。同时,还可以作为加工完成后的质量检测使用。

加工过程中以及加工后的型面误差检测是确保叶片加工质量符合公差要求的必要手段。随着测量技术的不断发展,逐渐出现快速、简易、高效的叶片测量与数据处理技术。同时,随着智能加工技术的发展,在机快速检测技术将推动叶片加工质量与成品率的提升。在这一发展过程中,需要重视和建立叶片在机测量和加工质量的评估标准,从而为这类技术的推广使用奠定基础。

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