[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

摘要

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。

主权项

1.一种整体叶盘叶片扭转及弯曲变形的反向修正方法，其特征在于，如下步骤：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Si，i＝1,2…k，沿叶盘周向，叶片为Bj，j＝1,2…t；统计叶片Bj中截面Si的扭转角偏差Wij，Wij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Wimax＝max(Wij)；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Su，使截面Su中最大扭转角偏差Wumax的绝对值开始不小于该截面扭转角公差的1/4，将截面Su作为扭转变形修正的起始截面，截面S1到截面Su的扭转变形的角度修正量为零；步骤2.3：叶尖截面Sk作为扭转变形修正的终止截面，针对叶尖截面Sk的最大扭转角偏差，选取截面Sk的扭转变形的角度修正量，使修正后的最大扭转角偏差Wkmax达到该截面的扭转角公差要求；步骤2.4：对于起始截面Su和终止截面Sk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Su到终止截面Sk，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；步骤3.1：在叶型检测坐标系中，统计叶片B_j中截面S_i的实际位置相对理论位置的偏差Δy_ij和Δy_ij,以及位置度P_ij，在不同叶片的同一截面S_i中取最大位置度P_imax＝max(P_ij)；步骤3.2：沿叶根到叶尖方向，依次统计分析叶片截面的最大位置度，找到截面Sv,使Pvmax开始不小于该截面位置度公差的2/3，将Sv作为叶片弯曲变形修正的起始截面，截面S1到截面Sv的弯曲变形修正量为零；步骤3.3：叶尖截面Sk作为弯曲变形修正的终止截面，确定叶尖截面Sk弯曲变形的修正量，使修正后的最大位置度偏差Pkmax在位置度公差范围内；步骤3.4：对于弯曲变形起始截面Sv和终止截面Sk之间的截面，其弯曲变形的位移修正量依据起始截面和终止截面位移修正量的线性插值获得；步骤3.5：依据检测数据，从起始截面Sv到终止截面Sk，按实测位置相对理论位置偏移的反方向进行修正；步骤4：构建叶片工艺模型；基于通用CAD/CAM软件，根据叶片截面Si(i＝1,2…k)中扭转变形的角度修正量及其修正方向、弯曲变形的位移修正量及其修正方向，按照先绕积叠轴旋转、后在截面所属平面内平移的修正原则，依次对叶片理论截面进行修正，生成供编程使用的叶片工艺模型；检查叶片工艺模型的曲面光顺度，保证叶片曲面无造型缺陷；步骤5：选取加工余量；根据整体叶盘叶片的叶展长度、叶片最大厚度及硬度等材料特性，确定粗开槽为精铣预留的加工余量；从叶尖到叶根，叶片粗开槽为精铣预留塔形余量，叶尖余量应不大于叶根余量，塔形余量的范围在0.1mm～0.35mm之间；步骤6：选取等深度层铣方式，编制叶片粗开槽及精铣程序；利用修正后的叶片工艺模型，采用等深度层铣方式分别编制整体叶盘叶片粗开槽程序及叶片精铣程序，依据刀具寿命、刀具半径和叶片表面粗糙度要求，确定加工整个叶片的精铣刀轨层数和粗开槽刀轨层数；为保证粗开槽和精铣能够分层交替加工，应确保精铣刀轨层数是粗开槽刀轨层数的整数倍,且精铣刀轨与粗开槽刀轨的层数比一般选择2或3，同时每进行一层粗铣随即按比例进行相应层数的精铣；步骤7：生成叶片粗开槽和精铣分层交替加工刀具轨迹；整体叶盘叶片粗开槽程序及叶片精铣程序确定后，手动或自动对两种程序进行分层交替处理，使粗开槽和精铣分层交替进行；粗开槽每层程序标记为Ri(i＝1,2…m)，精铣每层程序标记为Fj(j＝1,2…n)；在叶片精铣刀轨与粗开槽刀轨的层数比为2、每进行一层粗铣随即按比例进行精铣的条件下，分层交替处理后加工顺序如下：R1，F1，F2，R2，F3，F4,…，Rm,Fn‑1,Fn；步骤8：使用粗开槽与精铣分层交替加工程序，加工零件，并再次进行三坐标检测，检查叶片扭转及弯曲变形是否修正到位。若未修正到位，可按步骤1‑步骤4重新修正叶片模型。