[发明专利]一种整体叶盘叶片扭转及弯曲变形的反向修正方法

说明书

本发明公开一种整体叶盘叶片扭转及弯曲变形的反向修正方法。该方法预先考虑叶片铣削加工引起的扭转和弯曲变形，基于叶型检测数据修正设计模型，构建供编程使用的叶片工艺模型，采用粗精分层交替加工策略进行加工，增强叶片铣削刚性，使整体叶盘叶片的扭转角和位置度满足设计规定的公差要求，提升叶片加工精度和表面质量，保证整体叶盘的结构强度和气动性能。

技术领域

本发明涉及航空发动机整体叶轮加工技术领域，特别涉及一种整体叶盘叶片扭转及弯曲变形的反向修正方法。

背景技术

为提升气动效率和增大压缩比，整体叶盘叶片逐渐采用带有弯、掠、扭特征的复杂叶片构型，叶片呈现出长悬臂、大扭转、弯掠组合的结构特点，在铣削过程中整体叶盘易出现较大的扭转和弯曲变形。同时，整体叶盘采用钛合金等难加工材料，铣叶型时已加工表面回弹量大，导致扭转和弯曲变形加剧。在加工过程中，不仅需要实时保证铣削位置的加工刚性，还要考虑自上而下加工时已加工表面受切削力等外力作用及应力释放引起的扭转变形和弯曲变形。整体叶盘现有的填充材料、分段、分层等加工技术，通常基于叶片设计模型直接生成数控加工程序，未能考虑已加工表面在自上而下加工时产生的扭转及弯曲变形给叶片加工精度带来的影响。该方法预先考虑叶片扭转及弯曲变形，重构叶片工艺模型，结合粗开槽刀轨与精铣刀轨层数比例值较大的分层交替高刚性加工策略，最终获得较好的表面质量和形位精度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种整体叶盘叶片扭转及弯曲变形的反向修正方法，具体技术方案如下：

步骤1：分析叶片变形特点；

根据理论位置建立整体叶盘叶片检测坐标系，获取所有叶片各截面检测数据，分析叶片宏观变形特点，待修正的叶片变形应具有如下特点：从叶根到叶尖方向，叶片的扭转变形逐渐增大且变形方向一致，叶片的弯曲变形逐渐增大且变形方向一致；

步骤2：选取叶片扭转变形的角度修正量和修正方向；

步骤2.1：沿叶根到叶尖方向，可检测叶片截面为S_i，i＝1,2…k，沿叶盘周向，叶片为B_j，j＝1,2…t；统计叶片B_j中截面S_i的扭转角偏差W_ij，W_ij为叶片扭转角实测值与理论值的差值，在不同叶片的同一截面中取最大扭转角偏差W_imax＝max(W_ij)；

步骤2.2：沿叶根到叶尖方向，依次统计分析叶片截面的最大扭转角偏差，找到叶片截面S_u，使截面S_u中最大扭转角偏差W_umax的绝对值开始不小于该截面扭转角公差的1/4，将截面S_u作为扭转变形修正的起始截面，截面S₁到截面S_u的扭转变形的角度修正量为零；

步骤2.3：叶尖截面S_k作为扭转变形修正的终止截面，针对叶尖截面S_k的最大扭转角偏差，选取截面S_k的扭转变形的角度修正量，使修正后的最大扭转角偏差W_kmax达到该截面的扭转角公差要求；

步骤2.4：对于起始截面S_u和终止截面S_k之间的截面，其扭转变形的角度修正量依据起始截面和终止截面角度修正量的线性插值获得；

步骤2.5：依据检测数据，从起始截面S_u到终止截面S_k，按实测扭转角相对理论扭转角旋转的反方向进行修正；

步骤3：选取叶片弯曲变形的位移修正量和修正方向；