[发明专利]一种用于监测精锻叶片动态位移的系统及其监测方法

说明书

本发明公开了一种用于监测精锻叶片动态位移的系统及其监测方法，至少两个电涡流传感器设置在叶片榫头底部，用于测量叶片榫头的动态位移信息；至少两个电涡流传感器设置在叶片叶尖底部，用于测量叶片叶尖的动态位移信息；至少两个电涡流传感器设置在叶片叶身中间部位的上方，用于测量叶片叶身中间部位的动态位移信息；每个电涡流传感器将测量得到的位移信息发送给处理器，处理器用于根据接收到的位移信息拟合出叶片的实际模型，并将拟合得到的叶片的实际模型与预设的叶片的理论模型进行比对，得到叶片的实际变形部位和变形量。本发明能够区分叶片的整体位移变化和局部位移变化，对于局部位移变化应该进行夹具的优化设计，尽量避免其产生。

技术领域

本发明属于航空发动机制造领域，具体涉及一种用于监测精锻叶片动态位移的系统及其监测方法。

背景技术

无余量精锻叶片已成为未来航空发动机叶片制造的重要发展趋势。因为其高精度的锻造工艺使得精锻叶片叶身一次成型，无需后续加工。叶片的进排气边、叶尖和榫头处精锻工艺精度低下，难以满足叶片的精度需求，需要进行二次加工。其中，对榫头部分的精密加工，为了获得稳定的装夹和切削，需要以薄壁曲面的叶身为基准进行装夹。叶片的叶身是个典型的薄壁复杂曲面(最大厚度为2mm)，在榫头加工过程中叶片容易产生较大变形和加工误差。

针对无余量精锻叶片的精密加工，目前采用自适应加工工艺结合柔性工装夹具的方案，其中柔性工装采用柔性元件和叶片叶身接触，用来保护叶片不被装夹损坏，自适应加工工艺用来补偿因为柔性工装引起的叶片位置变动。然而，在叶片自适应加工工艺中，既有由装夹引起的叶片整体变形，也有因为不当的装夹力和切削力引起的局部变形，整体变形可以通过自适应加工工艺来补偿，但是叶片的局部变形需要根据变形结果进一步的控制和优化。因此在无余量精锻叶片自适应加工工艺中区分叶片的整体变形和局部变形是很重要的。

切削过程中切削力是个动态变化、频谱特征复杂的动态载荷，在该动态载荷的作用下，产生的位移信号也是一个动态变化的高分辨率信号，目前，没有能够监测叶片动态位移的系统和方法，无法得到叶片的变形情况，也就无法精确区分叶片的整体变形和局部变形。因此，亟需开发针对无余量精锻叶片精密加工中，对叶片动态位移进行监测的系统和方法。

发明内容

针对现有技术中的技术问题，本发明提供了一种用于监测精锻叶片动态位移的系统及其监测方法，能够监测叶片在切削过程中叶片的动态位移变化情况，间接反映夹具刚度，进而提出夹具优化方案。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种用于监测精锻叶片动态位移的系统，包括：处理器和至少六个电涡流传感器，至少两个所述电涡流传感器设置在叶片榫头底部，用于测量叶片榫头的动态位移信息；至少两个所述电涡流传感器设置在叶片叶尖底部，用于测量叶片叶尖的动态位移信息；至少两个所述电涡流传感器设置在叶片叶身中间部位的上方，用于测量叶片叶身中间部位的动态位移信息；每个所述电涡流传感器将测量得到的位移信息发送给所述处理器，所述处理器用于根据接收到的位移信息拟合出叶片的实际模型，并将拟合得到的叶片的实际模型与预设的叶片的理论模型进行比对，得到叶片的实际变形部位和变形量。

进一步地，每个所述电涡流传感器的轴线与其相对应的叶片曲面的法矢在同一条直线上。

进一步地，还包括底板和三个支架，三个支架的底部分别与底板连接，三个支架分别为第一支架、第二支架和第三支架，所述第一支架的顶部位于叶片榫头的下方，叶片榫头底部的电涡流传感器安装在所述第一支架上；所述第二支架的顶部位于叶片叶尖的下方，叶片叶尖底部的电涡流传感器安装在所述第二支架上；所述第三支架的顶部位于叶片叶身的上方，叶片叶身中间位置的电涡流传感器安装在所述第三支架上。

进一步地，每个所述电涡流传感器与支架通过螺栓连接，电涡流传感器相对于支架的高度可调节。

进一步地，叶片榫头底部设置有两个所述电涡流传感器，且两个所述电涡流传感器分别位于靠近叶片榫头的两侧位置。