[发明专利]航空发动机整体叶盘特征识别方法

摘要

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。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。

主权项

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；航空发动机整体叶盘结构上以回转轮毂面为主体，周向分部复杂型面的岛屿凸台的整体飞机结构件，通过对其结构特性和典型加工方法和过程分析，将整体叶盘加工特征总结为：叶片(Blade)特征和流道(Blade Channel)特征；1)叶片(Blade) 特征指的是叶盘回转轮毂面上周向分部的复杂型面的岛屿凸台，每个叶片由底面、底角面、侧面、顶面构成，侧面中处于进气迎风面的为叶盆，处于出气非迎风面的为叶背，每个叶片两端最薄处的小圆角又称为叶片缘角；2)流道(Blade Channel) 特征指的是发动机工作时两相邻叶片间燃气通过的空间区域，每个流道由底面和侧面构成，其中流道的侧面分别来自所在位置两个相邻叶片的叶背和叶盆，底面来自所长叶片的回转轮毂面；其次，对整体叶盘零件进行预设置并构建全息属性面边图；1)对零件模型进行预设置，包含建立加工坐标系文件和设定分型面；(1)加工坐标系建立：将叶盘回转轴线方向选为加工坐标系Z轴方向，X轴和Y轴并没有限制；(2)分型面选为平面，在叶盘的特征识别中将分型面选为与加工坐标系Z轴方向垂直的平面若加工坐标系Z轴选为叶盘的回转轴线方向，则分型面选择面法向沿Z轴方向且与叶片所在自由曲面/圆锥面相连的最高平面；2) 获得CAD模型的所有点、线、面拓扑元素，按照拓扑类型+标识码的方式重新命名拓扑元素，赋予每个拓扑元素特定的标识码，使拓扑元素具有唯一性，便于后续的特征识别和特征识别结果保存；3)构建整体叶盘模型的全息属性面边图；全息属性图在属性面边图的基础上加入了更多供特征识别使用的边的信息和面的信息，其内容包括：边的信息：边的唯一标识、实边或虚边标识、曲线或直线标识、边属于内环或外环标识、相邻面角度、边角度、边长度、面的信息：面的唯一标识、实面或虚面标识、曲面或平面标识、面的主法向、相交面的数量、面的面积、面的内外环个数；利用全息属性面边图表示特征识别所需要的所有几何元素的拓扑信息及各个元素间的连接关系，通过引入边角度，面角度可以更加精确地表达面与面之间的连接关系，其中边角度可以表示两邻接面的过渡关系，面角度可以表示两邻接面的位置关系；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；再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；所述的构建对应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。