航發(fā)葉片測量方法及實現(xiàn)技術(shù)研究.pdf

1、航空發(fā)動機葉片是精密零件，其幾何精度和表面加工質(zhì)量對航空發(fā)動機的性能有很大影響。其中葉片截面形狀對空氣流向有很大影響，直接關(guān)系到航空發(fā)動機所能產(chǎn)生的運動推力。由于航發(fā)葉片型面曲面是自由復(fù)雜空間曲面，且其精度要求較高，故幾何精度很難保證。而精度一般都是通過檢測手段來保證的，但目前常用的傳統(tǒng)測量方法并不能保證測量精度，只能大致判斷航發(fā)葉片截面形狀是否合格。目前國內(nèi)三坐標(biāo)測量機及其軟件系統(tǒng)基本都是國外進(jìn)口，成本高昂，多應(yīng)用于葉片抽檢，無法大批

2、量檢測，然而航空發(fā)動機葉片大多采用鈦合金等，造價昂貴、工藝要求高且加工周期長，出現(xiàn)廢品則會造成巨大損失。為了避免上述問題的發(fā)生，本文通過對航發(fā)葉片精度要求、三坐標(biāo)測量原理等分析，運用帶旋轉(zhuǎn)臺的三坐標(biāo)測量機進(jìn)行對航發(fā)葉片的檢測實驗，開發(fā)航發(fā)葉片檢測系統(tǒng)?？蔀楹桨l(fā)葉片加工提供數(shù)據(jù)依據(jù)，實現(xiàn)根據(jù)加工余量進(jìn)行自適應(yīng)加工，提高葉片成型率。本課題主要圍繞著航發(fā)葉片的檢測方法、航發(fā)葉片測量路徑的規(guī)劃、航發(fā)葉片測量數(shù)據(jù)的處理以及航發(fā)葉片檢測軟件系統(tǒng)的開

3、發(fā)等系列主要難題進(jìn)行研究。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）根據(jù)航發(fā)葉片的幾何形狀特征及檢測原理，確定航發(fā)葉片的檢測方法并且搭建實驗平臺。結(jié)合等參數(shù)法和弦高差法，提出一種分段按曲率對測量點分布的選取方法，在不影響計算效率的前提下，將測量點按葉片截面線的曲率分布。運用機構(gòu)運動學(xué)、笛卡爾空間坐標(biāo)系變化等方法，結(jié)合帶旋轉(zhuǎn)臺的三坐標(biāo)測量機機構(gòu)運動特征，規(guī)劃測量路徑。利用VERICUT仿真軟件對其進(jìn)行碰撞檢測，并對測量路徑進(jìn)行優(yōu)化，生成實

4、際測量路徑。
　?。?）針對測量點集到理論截面曲線的最近點分布關(guān)系混亂的情況，結(jié)合快速迭代法、最近點迭代法等方法設(shè)計一種測量點集到理論截線的最近點集求取方法，保證測量點集與封閉測量截面線的最近點規(guī)律分布，對測量點集與理論截線的精確匹配提供數(shù)學(xué)依據(jù)，提高匹配效率和精度。根據(jù)對測量點集的匹配方法和結(jié)果的觀察，提出一種根據(jù)誤差平方和最小和最大誤差值最小為雙重指標(biāo)的優(yōu)化匹配算法。既可減少測量點集到理論截線匹配所需計算的數(shù)量，又可提高最終匹

5、配結(jié)果的精度?？紤]到葉片測量坐標(biāo)系與理論坐標(biāo)系的不一致性，提出初步匹配的方法，直接使兩者基本位于同一位置上，顯著降低由坐標(biāo)系不一致性造成的匹配緩慢或者匹配錯誤的情況出現(xiàn)。最終生成包含初步匹配、精確匹配、優(yōu)化匹配為一體的匹配方法。
　　（3）基于Open CASCADE開放軟件平臺，使用VC++語言結(jié)合測量路徑規(guī)劃和測量數(shù)據(jù)處理方法，完成航發(fā)葉片檢測軟件的系統(tǒng)開發(fā)和編制。軟件主要包含三維CAD模型讀入模塊、CMM測頭標(biāo)定模塊、CMM