[发明专利]航空发动机整体叶盘特征识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CAD/CAM技术，尤其是一种提高航空发动机整体叶盘加工水平的CAD/CAM技术，具体地说是一种航空发动机整体叶盘特征识别方法。

背景技术

目前，CAD、CAPP、CAM系统分别在产品设计、工艺设计和数控编程方面发挥了很大的作用。但这些系统各自独立，不能实现信息在各系统间的自动转换和共享，在应用过程中自动化程度和效率低。以提高产品设计、工艺设计和数控编程自动化程度和效率为目的的CAD/CAPP/CAM集成成为了工业界的迫切需求，而特征识别技术可以实现各系统间的数据传递，是实现CAD/CAPP/CAM集成的有效途径。

随着航空发动机推重比的日益提高，在风扇与压气机中整体叶盘结构得到越来越多的应用。整体叶盘在结构上是以转轮毂面为主体，周向分部复杂型面的岛屿凸台(叶片)，零件最薄处仅为2-3mm厚，且开敞性较差，属多岛屿复杂薄壁结构件。这样的结构在省去了传统叶片连接用榫头、榫槽的同时也带来了单件结构复杂、刚性差、材料加工难度大、加工质量要求高等一系列加工难点。

目前在整体叶盘数控加工中，由于其结构复杂、精度要求高，对于编程工艺人员的经验依赖性很大。传统的整体叶盘数控加工程序编制包含大量的辅助几何元素点选，不仅重复工作量大，还对工艺人员的水平要求较高，尤其是在整体叶盘流道开粗插铣等工序，编程质量严重依赖工艺人员经验，总体效率低下。而特征可以作为加工工艺知识和经验的载体，有效继承加工工艺知识和经验，基于特征可以实现快速高效的数控程序编制，而特征识别是基于特征的快速程编技术的基础。所以特征识别技术成为提高整体叶盘数控编程效率和质量的重要手段。但在现有的特征识别技术中，还没有覆盖整体叶盘零件特征类型，所以对整体叶盘的特征识别还没有高效的识别方法。

发明内容

本发明的目的是目前CAM系统缺少针对航空发动机整体叶盘的特征识别功能，以及现有识别方法的效率低，准确性不高，影响工作规程设计的问题，发明一种航空发动机整体叶盘特征识别方法。

本发明的技术方案是：

一种航空发动机整体叶盘特征识别方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，分析航空发动机整体叶盘零件结构特性，定义整体叶盘叶片特征和流道特征；

其次，对整体叶盘零件进行预设置并构建全息属性面边图；

第三，基于种子面、分型面及拓展规则进行面搜索，构建叶片加工特征；

第四，根据相邻两个叶片的特征元素，构建对应流道特征；

最后，提取叶片及流道特征信息，得到特征识别结果，存入XML文件。

通过分析整体叶盘结构特点和加工特性，将航空发动机整体叶盘加工特征定义为叶片特征和流道特征的组合，其中叶片特征包含顶面、侧面、底角面(可缺省)和底面；流道特征为两叶片间燃气通过的区域主要包含两侧面和底面，其中两侧面分别来自两相邻叶片的相应侧面。

所述的预设置包含设定加工坐标系和选定分型面，规定将Z轴选为整体叶盘回转轴线方向，X、Y轴不作限定；分型面选择与Z轴垂直且法向平行Z轴的最高平面，其中零件的面、边信息不仅包含面、边的几何信息，还包含面、边与其相邻几何元素的连接关系。

所述的种子面为基于拓展规则进行特征构建的初始值，其中叶片特征的种子面为整体叶盘零件上的与分型面相连的锥面、柱面及环形曲面。

所述的构建叶片加工特征时首先根据叶片种子面依据底面拓展规则得到正确的底面；在根据底面依据底角面拓展规则得到正确的底角面；再根据底角面依据侧面拓展规则获得正确的侧面；最后根据侧面依据顶面拓展规则得到正确的顶面。

所述的构建流道特征是在叶片特征识别完毕后，任取两相邻叶片特征，各取每个叶片相对应的侧面，作为流道的侧面，取两叶片共有的底面，作为流道的底面。

提取到的叶片特征信息的保存按顶面、侧面、底角面、底面的次序存入XML文件，流道特征信息的保存按侧面和底面的顺序存入XML文件。

本发明的有益效果：

本发明能涵盖整体叶盘铣削加工的特征类型，且识别效率高，正确率高，为提高叶片加工自动化水平奠定了基础，为CAD/CAPP/CAM系统间的数据传递提供了有效的手段。

附图说明

图1为本发明的航空发动机整体叶盘特征识别方法流程图。

图2为航空发动机整体叶盘零件示意图，其中Blisk为整体叶盘，Z为预设置中坐标系的Z轴方向，J为分型面。