[发明专利]一种空心叶片的自适应加工方法

说明书

本发明公开了一种空心叶片的自适应加工方法，包括以下步骤，1）在机测量装夹后叶片的实际形状和位置，并进行理论模型的配准；2）根据配准后的理论模型加工叶身理论加工区；3）进行对应的叶根自适应加工区的模型重构，并按照重构后的叶根自适应加工区的模型进行叶身加工；4）进行叶片前、后缘自适应加工区的模型重构，并按照重构后的叶片前、后缘自适应加工区的模型进行叶身加工。自适应加工的目的是消除加工阶差，本发明同时考虑了叶身和前后缘加工要求，并考虑了二者的关联，据查新结果以往的自适应加工并未同时考虑二者关联，自适应加工后可以满足两个部位的光顺过渡。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种空心叶片的自适应加工方法。

背景技术

叶片经过成形工艺(如超塑成形、精锻)后，前后缘和叶根部位均留有加工余量且分布不均匀，需针对各加工部位分别辅以不同数控加工手段才能最终满足精度要求。作为航空发动机的关键零件，叶片型面加工质量对航空发动机的性能影响至关重要，一方面，采用塑性成形工艺制造的叶片毛坯，其叶盆、叶背型面几何参数可以满足精度要求，但其前、后缘(进、排气边)曲面因曲率半径小、扭曲大，需进行数控加工，并同时保证叶片前、后缘和叶身非加工区域的光顺过渡；另一方面，叶身近叶根部位采用焊接技术或机械连接与叶盘连接，需要通过数控加工达到部分理论外形，同时保证叶身近叶根部位加工区域和非加工区域的光顺过渡。目前针对叶片前、后缘和叶根部位的机械加工方法全部需要依赖叶片理论模型，然而，叶片零件的塑性成形过程会导致叶身型面的几何参数与理论模型出现差异。如果直接根据理论模型加工会在前、后缘加工边界和叶身加工边界造成非光滑衔接，形成较大的加工阶差。现阶段为了解决上述问题，往往采用自适应加工技术：针对叶片毛坯尺寸状态的不确定性，在机测量快速获取叶片的实际形状特征点坐标，根据测量数据重新构造叶片毛坯的数字模型，基于重建的毛坯数字模型，生成NC程序并完成数控加工。

目前的叶片自适应加工方法存在以下不足：

1.现有自适应加工方法和系统均是基于独立软件平台或者是基于某一CAD/CAM软件进行二次开发，计算过程均是在封闭环境内实现，计算效率较低，计算结果也无法和其他CAD/CAM软件交互和兼容；

2.前、后缘过渡区和叶身转接区(即过渡区)两个加工区是有关联,存在交界部位，现有模型重构方法无法从理论上同时满足前、后缘加工位置和非加工区域、叶身的叶根加工位置和非加工区域，即叶身转接区的光顺过渡。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种空心叶片的自适应加工方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种空心叶片的自适应加工方法，包括以下步骤，

1)在机测量装夹后叶片的实际形状和位置，并进行理论模型的配准；

2)根据配准后的理论模型加工叶身理论加工区；

3)进行对应的叶根自适应加工区的模型重构，并按照重构后的叶根自适应加工区的模型进行叶身加工；

4)进行叶片前、后缘自适应加工区的模型重构，并按照重构后的叶片前、后缘自适应加工区的模型进行叶身加工。

所述的步骤3)中提取理论模型中叶身转接段的截面线，并根据测量信息进行对应的叶根自适应加工区的模型重构。

所述的步骤4)中提取理论模型中叶片进排气边处的截面曲线，并根据过渡区实际位置信息进行叶片前、后缘自适应加工区的模型重构。

所述的步骤3)或步骤4)中，所述的模型重构过程为：将截面曲线保存为IGES格式，根据实际测量点位置，利用重构算法进行计算，得到重构后的截面曲线IGES模型，对重构曲线集进行后处理获得曲面模型。