航空发动机叶片大曲率型面测量方法研究

大扭角、大曲率等复杂空间曲面叶型是航空发动机叶片发展的趋势,而传统的测量方法已经不能满足这种新型叶片的测量需要。多次的测量比对数据显示,利用CAD模型引导测量并评价的方法不但降低了叶片测量在等高方面的要求,而且消除了投影计算方法中带来的计算误差,更加快速、准确地反映了叶片的真实加工质量。     

近净成形叶片重构曲面刀具轨迹自适应规划

近净成形叶片作为一种高效低成本的新型工艺方法,越来越广泛地被应用在航空发动机叶片毛坯制造上。航空发动机近净成形叶片其叶型复杂且属于薄壁类零件,无法保证所有区域一次成形且满足设计精度要求,需要对进/排气边区域进行自适应加工。自适应加工中进/排气边曲面通常为重构曲面,因为测量数据、缘头形状约束、毛坯变形等因素影响,重构曲面会出现曲率变化大、边界不齐等问题。针对上述问题,本文通过分析刀心轨迹与加工曲面几何关系,以光顺偏置曲面为基础,建立光顺刀心轨迹规划线规划算法,实现了重构曲面光顺刀心轨迹的高效自动化生成。在某型精锻叶片上进行了数控加工试验,试验结果显示进/排气边曲面轮廓公差控制在（–0.02～+0.039） mm范围内,满足图纸设计公差（–0.03～+0.05） mm的要求,证明了所提算法的有效性和实用性。     

基于人群搜索算法的Dykas汽轮机叶栅型线重构

针对汽轮机叶片智能优化设计中的叶片参数化建模与型线重构问题,首先基于三次Bezier曲线推导了叶片型线的坐标方程,根据叶片基本几何参数实现了汽轮机叶片型线的参数化表达。在构建的参数化模型的基础上,根据已知的叶型坐标点数据,采用人群搜索算法(SOA)重构实际汽轮机叶片型线,并通过叶型重构算例对SOA和粒子群算法(PSO)进行了对比分析。结果表明：基于Bezier曲线构建的参数化型线光滑性好质量高,所提方法可以任意修改叶型几何参数并再生模型,实用性较强且效率较高。基于SOA优化算法的叶片型线重构方法可以准确重构Dykas汽轮机叶片型线,且SOA重构叶型的方法收敛速度快、收敛结果更稳定,为汽轮机叶片优化设计奠定基础。     

叶片空间造型的计算几何方法

 本文把新近发展起来的计算几何中的几种典型方法（包括Bézier曲面、B样条曲面和Bézier-B样条混合曲面等）,同航空发动机叶片空间造型结合起来,形成一套计算机辅助叶片外形设计的新方法。扭曲叶片由三二次混合曲面片拼接而成,型面有完整的数学模型。因此有利于叶片三元流场性能和有限元强度计算分析以及与数控加工相结合。实例表明该方法简单、灵活、计算量小,对大弯度叶片设计亦行之有效。     

基于变刚度特性的轴流压气机叶型重构方法研究

为能准确预估轴流压气机叶片在工作状态下的形状,基于流固耦合迭代策略,考虑离心力和气动力对叶片变形的作用,发展了一种适用于轴流压气机的叶型重构方法。在构型转化过程中,计入了叶片受力载荷随叶型变化的非线性效应以及叶片的变刚度特性。采用叶片变形后状态的受力载荷与刚度矩阵计算叶片节点位移,反复迭代修正热态叶片形状,最终获得满足精度要求的热态叶型数据。利用所提出的方法,对Stage 37的转子叶片进行了叶型重构,经20步迭代计算可获得最大残差小于10-4mm量级的热态叶型,通过与试验数据的对比分析,验证了重构算法的可靠性和工程实用性。     

用途广泛的计算机辅助几何设计软件包

上海计算机所开发出一种功能强,适应性广、精度高、运算和显示速度快的计算机辅助几何设计软件包(配置在 CAD 工作站运行),它将会给机械、汽车、飞机、造船、建筑、半导体、金属铸型、测量、绘图、时装等工业产品设计带来深远影响。上海新中动力机厂为完成航空航天工业部609所导风轮叶片加工任务,采用这一软件包对叶片作了叶型分析和数控加工数据计算,并据此进行数控加工,出色地完成了叶片设计和加工任务,解决了航空工业生产中的重大难题。     

叶片型面计算机辅助制造

一、概述我厂从一九七九年起,开展了叶片型面计算机辅助制造的研究工作,已初步获得成功。就此加以介绍。传统的叶片制造过程是:先根据叶片设计图纸给出的叶型各截面型值点,设计制造一批型面样板,根据这些样板用钳工方法制造叶片锻模及标准型面块(靠模),然后将模锻出的毛料用靠模法进行加工(如靠模铣、砂带磨和电解加工等)。这种方法的缺点是:1.生产准备劳动量大,周期长。2.毛料精度低。采用计算机辅助制造后就可以大大缩短生     

轮廓度约束下近净成形叶片余量优化方法

针对近净成形的叶片在自适应精加工中余量不均这一问题,提出了考虑叶型截面线轮廓度公差约束的余量优化方法。在设计基准与加工基准配准的条件下,改变工件做刚性位移的余量优化思路,建立一种新的叶身优化模型,避免优化后叶片检测处的截面线超出轮廓度公差,提升叶片余量优化阶段寻找到目标加工曲面的能力。最后以某压气机叶片为例进行验证,此方法不仅能够保证叶身加工余量,还能同时满足型面检测处的轮廓度公差,为近净成形的叶片在自适应加工中提供一种新的余量优化方法。     

航空实物制造依据三维数字化测量及模型重建

实物制造依据包括样板、标准样件、模具等多种类型,由于种类形式各异、复杂曲面和复杂刻线并存,将其转化为数字化模型难度较大。在分析实物制造依据设计要素的基础上,综合采用摄影测量、结构光扫描测量和光学追踪的接触式测量,实现复杂实物制造依据三维数据的高精度完整采集;根据实物的大小、形式、复杂程度的不同给出测量策略和模型重建方法,提出一种以曲面外形与基准刻线等关键测量数据为基础、结合理论二维图纸的复杂实物数字化转化方法,精度能够满足要求,又大大提高了测量与模型重建的整体效率。     

五轴联动数控技术在诱导轮叶片加工中的应用

通过国外某型高速泵上诱导轮国产化实践，介绍了其上叶片的测绘、离散点光顺和计算机辅助三维造型技术，计算机模拟及仿真加工技术，五轴联动加工机床仿真及后置处理等多环节和多方面具有创建性的技术和方法。     

Wavelet-based fairing of B-spline surfaces

Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｗａｖｅｌｅｔａｎａｌｙｓｉｓｇｅｔｓｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｃｏｍｐｕｔｅｒｇｒａｐｈｉｃｓ［１］,ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｒａｄｉｏｓｉｔｙｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ［２］,ｃｕｒｖｅａｎｄｓｕｒｆａｃ...     

Practice in the application of specialized technologic process patterns of 5-axis machining operation of blade rings of blisks

The purpose of this work is to form transparent parametric patterns for 5-axis machining of blade rings of GTE blisks. The algorithms were developed for geometry correction of control surfaces by the results of measuring the geometry of the airfoil blade processed with the use of smoothing algorithms based on the bicubic spline interpolation.     

逆向工程中曲面重构算法研究与实现

给出了基于坐标测量机测得的海量数据重新构造样板物体的数字化表面模型的算法流程。该算法首先利用部分测量数据构造张量积的B样条网格曲面,通过确定适当的检查点,并计算检查点到所构造的B样条网格曲面间的距离,从而控制重构曲面的构造精度。讨论了与文中算法相关的空间点到NURBS曲面间的距离计算等问题。给出了1个工程应用实例,表明该算法稳定可靠、效率较高。     

基于Catmul-Rom几何样条的过渡曲面构造

给出了基面为（Ｇ１,Ｋ＝１）Ｃａｔｍｕｌ－Ｒｏｍ或（Ｇ２,Ｋ＝２）Ｃａｔｍｕｌ－Ｒｏｍ几何样条曲面的五次（Ｇ２连续）及三次（Ｇ１连续）超限插值过渡曲面的方法。     

非球面研磨阶段检测技术的优化

研磨阶段非球面的面形误差将由几十微米收敛到几个微米,适当的测量方法决定了该阶段误差的收敛速度和精度,而非圆对称离轴非球面加工研磨阶段的检测无疑更具难度。本文基于双四阶B样条函数的概念,提出了NURBS曲面拟合模型并用于指导非球面的研磨,同时给出应用实例,验证了该方法的有效性。     

星孔装药燃面退移图象显示中的特殊问题

介绍了采用双三次均匀B样条曲面法构造星孔装药燃面退移图象中，夹直纹面的曲面；具有脊线曲面的反算拟合；燃面拟合的边界条件及曲面加密网格的求解等特殊问题。     

样条函数法在薄板弯曲中的应用

 <正> Large deflection bending problems of perfect and initially imperfect thin plates arc analysed by spline function method. The cubic spline is used as the interpolating functions, of the displacement components u, v and w. Formulas for dealing with usual boundary conditions arc given. Several examples arc given in the end of the papcr..In comparison with FEM, the spline function method has the following adavantagcs; higher accuracy, less preparatory work of the program and shorter CPU time.     

光线跟踪Bezier曲面

 本文提出了一种光线跟踪Bezier曲面的求交算法。该算法通过建立曲面树形存贮结构及网格面的包围盒,实现光线曲面片的相交测试;曲面片的交替二叉离散最终实现交点计算,有效的提高了相交测试效率,改善了曲面四叉、二叉离散求交特性。具有结构简单、有效性强、易于实现等特点,是光线跟踪曲面求交的一种算法。     

Four-node finite element of a two-dimensional functional spline to simulate a regular aircraft surface

The Gramian matrix of a four-node finite element is obtained using generalized differentiation to calculate a functional two-dimensional interpolation spline. The numerical results of testing that confirm the interpolation process convergence when applying a sequence of functional two-dimensional splines calculated by the method suggested are presented. Also given are the results of solving an applied problem of simulating an external surface of the fighter cockpit canopy.     

基于B样条模型的参数化卡尔曼滤波器设计

以标准B样条函数为基础,建立了以位置、样条系数为状态变量的参数化卡尔曼滤波器,用于解决外测数据的实时滤波问题。按照时间更新跨节点与否,分2种情况给出了状态转移方程。在时间更新跨样条节点时,使用样条函数的一阶连续导数条件,估计新增样条节点系数,由此实现滤波器在跨节点处的平滑过渡。通过仿真数据对新方法进行验证,并与已有的2类典型滤波方法进行比较,结果表明,本方法的滤波精度与另一类直接基于弹道信号表示的样条递推滤波方法精度相当,且可表现出更优的收敛性。新方法具有样条参数化模型的相同优点,可对时域信号全时段建模,可利用先验信息设计弹道优选节点而实现滤波性能优化,缺点在于状态更新的策略较为复杂。