[发明专利]一种航空发动机涡轮叶片取样夹具设计方法

说明书

本申请属于航空发动机强度、寿命设计领域，特别涉及一种航空发动机涡轮叶片取样夹具设计方法，包括如下步骤：获取与涡轮工作叶片相关的预定数据；涡轮工作叶片强度设计；叶片的取样位置选取；榫槽形取样夹具初步设计；基于取样位置的局部坐标系建立；取样夹具定位面设计；对步骤三确定的取样位置进行真实叶片取样；取样模拟试验件加工与试验，根据试验结果判断取样夹具设计是否有效；有效则获得最终取样夹具，否则返回步骤三。本申请的航空发动机涡轮叶片取样夹具设计方法，取样位置确定方案考虑因素更全面，取样位置范围更广，更能满足工程实际需求；取样夹具可操作性高、工程适用性强、精度高；取样夹具同一取样位置多次取样定位一致。

技术领域

本申请属于航空发动机强度、寿命设计领域，特别涉及一种航空发动机涡轮叶片取样夹具设计方法。

背景技术

材料性能是航空发动机结构强度设计的基础，是保障强度设计精度的重要输入之一，众所周知涡轮叶片真实构件性能与标准件性能存在差异，尤其涡轮叶片，结构复杂且采用定向、单晶等先进高温合金材料。因此，从实际涡轮叶片上获取试件进行力学性能试验，才能真实地反映叶片的力学性能、表面光洁度、晶体取向、薄壁效应等实际情况，得到真实、可靠的试验数据，用以支持发动机强度的设计和寿命预测。

但真实叶片取样技术难点在于涡轮叶片结构十分复杂，多为空心叶片，又弯又扭且含有气膜孔、隔板、扰流柱等特殊结构，取样试样本身为小尺寸非标件，试验分散性较大，需解决取样的规范性与一致性，以保障获得结果数据的有效性和精度。通过设计适用的取样夹具是保障取样的规范性与一致性的重要手段之一，那么如何设计取样夹具，辅助装夹叶片，解决取样位置空间角度调整、准确定位等问题，是真实叶片取样的关键技术之一

为解决上述问题，出现了一些真实涡轮叶片取样夹具设计方法，其思路是首先涡轮工作叶片取样位置，再分析取样位置空间角度，然后调整取样夹具空间角度，使得取样位置与取样夹具空间角度一致，最后是设计取样夹具定位面，通常是将取样夹具的上表面和侧面作为后续加工机床的定位面。

但是，现有的真实涡轮叶片取样夹具设计方法仍然至少存在如下缺点：

1)取样位置只包括叶片比较平整部位，取样位置局限性较大，如叶片寿命损伤更严重的前缘部位无法取样；

2)取样夹具夹持部位无法固定，导致后续无法保障取样位置的定位一致性；

3)取样夹具设计过程可操作性较差，且设计精度较低；如取样位置空间角度分析存在一定误差，导致空间角度调整存在精度降低，且空间角度调整操作困难，调整角度的方向需注意反向问题；

4)取样夹具定位面较少，取样时，夹具的装夹和定位可操作性差，导致取样精度降低。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种航空发动机涡轮叶片取样夹具设计方法。

本申请公开了一种航空发动机涡轮叶片取样夹具设计方法，包括如下步骤：

步骤一、获取与需要进行取样的涡轮工作叶片相关的预定数据；

步骤二、对所述涡轮工作叶片进行强度分析；

步骤三、选取所述涡轮工作叶片的取样位置；

步骤四、以待取样涡轮工作叶片的榫头底面为基准面，进行榫槽形取样夹具初步设计；

步骤五、建立基于取样位置的局部坐标系；

步骤六、基于所述局部坐标系，对步骤四中初步设计得到的榫槽形取样夹具进行定位面设计；

步骤七、基于步骤六形成的取样夹具，对步骤三确定的取样位置进行真实叶片取样；