航空发动机精锻叶片自适应数控加工技术

航空发动机精锻叶片自适应数控加工技术集成了数字化检测、工件定位和模型重构等数字化制造领域中的多项技术,是实现以精锻叶片为代表的复合制造工艺背景下叶片类零件高效精密加工的一种系统解决方案。该技术的研究与应用对于改善我国航空发动机精锻叶片制造领域现状,提升先进制造技术水平具有重要意义。     

多目标约束的精锻叶片几何重构优化算法

新型航空发动机已部分采用精密锻造工艺提高叶片的制造精度和效率。然而,精锻后的叶身型面与设计模型存在几何偏差,导致依据设计模型加工后的进/排气边与精锻的叶身型面不能很好地匹配。为了解决该问题,提出一种面向精锻叶片自适应加工的几何重构方法。首先,建立基于公差约束配准的目标函数,并采用粒子群优化（PSO）算法求解目标函数。其次,提出基于叶身变形趋势预测进/排气边轮廓的光顺重构算法。最后,通过精锻叶片自适应数控加工实验对提出的方案和算法进行验证。实验结果表明,该方案可以有效重构出合格的工艺模型,满足精锻叶片的精密数控加工要求。     

叶片精锻模具三维一体化设计

针对航空发动机叶片精锻模具型面复杂、精度要求高的特点，采用先进的计算机CAD技术，建立叶片主模型、精锻模具设计要素及自定义特征库，利用三维CAD软件，完成一体化设计，提高了设计质量和效率，大大缩短了设计周期。     

复杂薄壁构件自适应加工工艺几何模型重构

随着制造理念和制造水平的不断提高,大量复合制造工艺背景下的近净成形叶片被应用到现役或在研的航空发动机中。该类叶片是典型的复杂薄壁结构零件,无精确定位基准,且成形一致性差。采用传统叶身定位,加工后的前/后缘、榫齿形状和位置精度均难以保证,从而导致产品一致性差,易超差与合格率低。针对以上问题,提出一种面向自适应加工的复杂薄壁结构零件工艺几何模型重构方法。首先,建立复杂曲面的采样点分布模型,快速获取叶片精确成型区域的位置和形状;其次,提出基于特征曲线相似变形的模型重构算法,精确重构前/后缘非精确成型区域的工艺几何模型;最后,通过精锻叶片自适应加工试验进行验证。试验结果表明：该方法可有效满足以精锻叶片为代表的复杂薄壁构件自适应加工要求。     

面向自适应加工的精锻叶片前后缘模型重构

针对精锻叶片前后缘数控加工在加工边界出现"台阶"等问题,提出面向自适应加工的模型重构方法。首先,根据精锻叶片的特点给出前后缘加工工艺方案。其次,根据工艺方案建立在机测量模型并进行路径规划。在此基础上,依据前后缘实际几何型面参数以及理论模型各截面前后缘圆弧圆心和半径允差,提出重构模型圆弧圆心及半径搜索算法;根据各截面的测量点拟合线、理论截面线以及搜索的圆弧圆心和半径,建立重构前后缘模型。最后,通过对比重构模型与理论模型的偏差以及数控加工试验证明该方法能够有效地减小锻造叶片叶身实际型面与前后缘在衔接处的"台阶"缺陷问题,为复合制造工艺背景下精锻叶片前后缘加工成型提供依据。     

带复杂阻尼凸台的TC11材料转子叶片精锻工艺研讨

介绍了带有复杂形状阻尼凸台的ＴＣ１１材料某高压Ｉ级转子叶片的精锻工艺难点，可对型面复杂的小余量叶片精锻生产提供参考。     

基于刀轨调整的叶片前后缘几何自适应加工

航空发动机压气机叶片在前期净近成形工艺中,其前后缘曲率变化剧烈,形状特殊,无法直接成形,需要进行二次加工。然而,前期工艺会使叶片产生变形,理论数模已经无法适用于其二次加工。因此,为了解决因变形带来的前后缘加工问题,实现前后缘与叶身的光滑转接加工,提出了一种基于刀轨修改的叶片前后缘几何自适应的加工方法。首先,在前后缘附近的已成形区域上提取特征测量点并对其进行实测;然后,通过特征点实测数据分析叶片前期工艺变形情况,并基于变形数据建立叶片截面Z坐标值与变形规律的映射关系函数;最后,根据变形映射函数,相应地调整原始理论刀位文件,以调整完的刀轨实现叶片前后缘的自适应加工。以某型号航空发动机精锻叶片为例进行仿真试验验证,试验结果表明该方法优化效果显著,原理论刀位文件与调整后的刀位文件的加工误差相比,后者偏差基本在0.01 mm以内,极大程度地减少了加工误差。该方法能有效解决精锻叶片进排气边的光滑转接加工问题。     

精锻叶片的制坯与锻造尺寸控制

压气机叶片的精密锻造涉及到广泛的技术领域,其中制坯预锻与终锻是叶片精锻的重要环节。一精锻叶片的制坯精锻叶片的制坯是指叶片根块或冠部金属体积的再分配与预成形。其方法很多。目前国内主要采用卧式锻造机对叶片头部或冠部进行聚集镦粗,而国外则较多地采用曲轴压力机挤杆与镦头。后者是一种比较好的制坯新工艺。     

叶片模具参数化设计方法研究

以叶片精锻模具设计为例，介绍了如何利用UG软件的CAD功能实现从叶片到叶片模具参数化设计。     

国外叶片锻造技术概况

概述了国外一些主要叶片生产厂家的叶片锻造技术，指出了叶片锻造工艺已从有余量模锻发展到少余量或无余量精锻。     

安泰公司叶片精锻技术达到国际先进水平

中外合资企业———西安安泰叶片技术有限公司(简称西安安泰公司 )组建 3年来 ,精锻叶片出口额逐年稳定上升 ,其精锻工艺技术达到国际先进水平 ,具有较强的国际市场竞争力 ,展示出非常广阔的发展前景。西安安泰公司是由我国西安航空发动机 (集团 )有限公司和以色列叶片技术国际公司、美国普惠公司 3家著名企业于 1997年底新组建的一家合资企业 ,总投资额为 2 90 0万美元。该公司采用世界先进的精密锻造新技术、新工艺 ,承担了航空发动机、工业和海运用燃气轮机、蒸汽轮机的压气机叶片精锻生产任务 ,拥有种类齐全的锻压、机械加工和国际上先…     

浅析飞机数字化设计质量控制要求

从数字化设计过程中的技术特点出发,提出了飞机数字化设计质量控制要求的整体框架:数字化产品定义、预装配,数字样机质量控制;产品数据管理质量控制;数字化设计环境质量控制。     

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。     

叶片叶身型面的形状误差及位置误差检验——斯贝精锻叶片检验方法探讨

从斯贝精锻精铸叶片检验工序的安排上及对检测工装结构的分析中,可以发现罗·罗公司的精锻精铸叶片之所以能够质量好,合格率高,除了热工艺本身采用了一系列先进的技术和设备外,叶身型面采用无基准检验及位置和轮廓度误差的分项检验法,也是一个重要的原因。叶身型面的检验项目主要有:1.形状误差(轮廓度),2.厚度,3.扭转误差,4.弯曲误差,5.叶身相对于基体的位移度误差等。前一项叫     

航空发动机精锻叶片数字化生产线

叶片数字化生产线技术集成了多门先进的制造工艺技术,主要有:五轴联动数控加工技术、快换工装应用技术、叶片硬装夹夹具设计制造技术、非接触在线检测技术、自适应加工技术、机械手物流管控技术,基于数字化制造、动态自动识别、工业以太网的信息管理技术、自动化控制技术。它的规划建设标志着叶片加工迈入数字化制造时代,实现了航空发动机叶片智能化制造的升级转变,对促进国防科技工业自主化、体系化、复合式发展具有重要价值。     

航空叶片精锻模具计算机辅助设计系统

航空叶片精锻模具计算机辅助设计系统由西安航空发动机公司和西北工业大学联合开发研制的航空发动机精锻叶片模具计算机辅助设计系统日前研制成功、并通过专家鉴定．计算机辅助设计是国际用年代在工业领域广泛应用的一项高新技术．西航公司和西北工业大学运用最新科研成果...     

钛合金叶片精密模锻

本文概略介绍了钛合金叶片精锻技术要求、研制内容和取得的技术经济效益。     

精锻叶片型面测量新方法

介绍了数控三坐标测量机在精锻叶片叶身型面检测中的应用，着重分析了三坐 检验夹具的定位夹紧装置，为快速，准确地测量叶片型面提供了新方法。     

精密所线激光双测头测量技术取得突破

近期,航空工业精密所依托“机器人智能磨削单元技术”,“高涡静子外环半径和轮廓测量”等项目,针对线激光测头特性,多测头组合同步的测量方法开展试验,并在线激光双测头空间位姿标定技术与数据融合技术方面取得突破。通过对标准圆棒和叶片样件的测量对比,验证了该项技术的有效性,精度达20微米,效率比点激光扫描方式提高90%,实现了使用线激光双测头对工件曲面开展高效测量。该技术应用广泛,可用于精锻叶片进排气边轮廓的高效测量,是叶片自适应硬磨削的数据来源和基础。     

精锻用标准叶片的建立

对建立电感量仪标准叶片一直沿用的以平台划线测量为基础取得叶片特征值方法提出重大改进,以全新的概念创建了一套叶片标定的新方法,并对其思路、试验及效果进行了详细的分析与论证。在新机精锻叶片的研制及生产中发挥了举足轻重的作用。