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航空叶片叶尖自适应修复软件开发

叶晓华  
【摘要】:叶片是航空发动机的核心组件,发动机每使用一个周期就需要对叶片进行修复,因此叶片修复特别是叶尖修复是维持发动机寿命的主要手段。由于国外对先进叶片修复技术的保密,加上叶片修复技术难度大,使得国内还是采用手工磨削的修复方式,这种方式已远远不能满足现在的修复需求。本文从这个需求出发,采用六轴联动砂带磨床进行数控修复,基于UG二次开发完成了一个离线修复系统。主要包括数据测量、模型重构、加工修复等关键模块。1)利用离线测量软件完成叶片重构所需的数据测量。针对常用的测量设备与磨削设备的不一致带来的累积定位误差问题,采用了在机接触式测量方式,开发了专用的六轴联动在机测量离线编程软件。利用等高截面法获取测量路径,采用基于弦高误差等控制的刀位点规划策略,将误差控制在截平面内并便于重构时对点进行处理,有利于保证叶片重构轮廓精度。2)基于测量的数据点完成待修复叶片三维模型的重构。为提高模型重构轮廓精度,通过基准平面投影等减少测量点在基准面法矢方向上的偏差。为减少测量时因路径规划模型与待修复实体的不一致引起的重构误差问题,通过重构的模型进行第二次测量及第二次重构,提高了重构精度,并完成曲面重构。3)利用离线磨削软件产生磨损区域的加工代码,实现数控修复。考虑传统的手工修复存在着修复稳定性差、差异性大等不足。采用Zig-zig磨削路径,分析了接触轮与叶片的线接触形式,使用了双矢量编程方法,实现了浮力杆及接触轮轴心的控制,并结合机床结构生成加工代码。基于上述成果,对涡轮发动机压气机上的某级叶片进行修复,完成了叶片叶盆及叶片的叶背的实际磨削修复,证实了本文开发的叶片自适应磨削修复系统的适用性,但是也存在着不足。


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