本發(fā)明涉及激光噴丸領域，尤其涉及一種反向激光噴丸多元控制方法和裝置。

背景技術：

高速旋轉零件工作時由于離心力和慣性力的作用，材料中各質點承受交變應力載荷，雖然零件所承受的應力低于材料的屈服點，但經(jīng)過較長時間的工作后易產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的疲勞失效。據(jù)統(tǒng)計，在機械零件失效中大約有80％以上屬于疲勞破壞，而且疲勞破壞前沒有明顯的變形，所以疲勞破壞經(jīng)常造成重大事故，如燃氣輪機停車、飛機發(fā)動機空中停車等。因此，承受交變載荷的零件要一方面選擇疲勞強度較好的材料來制造，另一方面需要進行材料強化處理。

燃氣輪機葉片、航空發(fā)動機葉片高速旋轉工作時，葉片與輪系共振是導致葉片振動疲勞失效的主要原因。因此對葉片振動頻率有嚴格要求：例如，燃氣輪機同一級葉片安裝時必須將頻率分散度控制控制在8％以內(nèi)。又例如，航空發(fā)動機適航條款CCAR33.83振動試驗部分規(guī)定，在葉片設計過程中必須進行振動應力分析、振動模態(tài)分析和振動試驗，進行調頻—共振裕度分析—模態(tài)試驗—動應力測試與評估的試驗流程，保證葉片各工作轉速下共振裕度≥10％，耐久極限百分比≥30％。因此，葉片不但需要調頻處理保證共振裕度，而且需要強化處理保證動應力裕度，使葉片工作轉速范圍內(nèi)偏離共振頻率，滿足設計壽命要求。

綜上所述，高速回轉零件，尤其是葉片需要進行強化處理和調頻處理才能滿足整機設計要求。目前廣泛采用機械噴丸處理是一種表面強化工藝，用于提高零件機械強度以及耐磨性、抗疲勞和耐腐蝕性等，但是機械噴丸存在強化死角，強化效果隨機性不穩(wěn)定，工藝參數(shù)較難制定等缺點，難以強化處理外形復雜的葉片。當前葉片調頻主要采用結構微調方法改變質心或調節(jié)整體結構，例如重新安裝葉片改善安裝質量、改變?nèi)~片組數(shù)目、葉頂鉆孔、增加凸肩、調整葉片與葉盤的連接牢固度等，以上調節(jié)方法是以改變零件質量/結構為手段，不能從本質調整葉片固有頻率，頻率偏移量不可控，難以處理頻帶要求極高的零件，如航空發(fā)動機風扇葉片、壓氣機葉片等。

因此，提供一種以激光噴丸技術為基礎，實現(xiàn)高速旋轉零件材料強化、固有頻率改變和控制尺寸外形的多元復合處理的控制方法和裝置是本領域技術人員需要解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種反向激光噴丸多元控制方法及裝置，克服了現(xiàn)有高速旋轉零件的強化、調頻和校形工藝不同步的問題，且利用激光噴丸強化、調頻和校形能力實現(xiàn)零件的多元處理，提升結構疲勞壽命、保證零件工作轉速內(nèi)的共振裕度。

本發(fā)明實施例提供了一種反向激光噴丸多元控制方法，包括：

S1：根據(jù)對待處理零件進行結構分析和殘余應力測試得到的激光噴丸強化指標和工藝參數(shù)，確定所述待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域；

S2：根據(jù)預置激光噴丸強化參數(shù)對所述待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域進行激光噴丸強化處理，得到強化后的零件；

S3：對所述強化后的零件進行抽樣得到樣品零件，再對樣品零件進行疲勞壽命、殘余應力是否符合預置指標的離線測試，若指標合格，則執(zhí)行S4，若指標不合格，則執(zhí)行S1；

S4：基于Campbell圖對所述強化后的零件進行共振裕度分析，并根據(jù)所述共振裕度分析對所述強化后的零件進行固有頻率調整，使得所述強化后的零件的工作區(qū)間滿足設計要求，得到調頻后的零件；

S5：判斷所述調頻后的零件激光噴丸調頻質量指標是否合格，若共振裕度不小于10％且耐久極限百分比不小于30％，則執(zhí)行S6，若共振裕度小于10％或耐久極限百分比小于30％，則執(zhí)行S4；

S6：對所述調頻后的零件進行零件校形區(qū)域選取，對所述零件校形區(qū)域施加一個反向沖擊載荷，以對所述調頻后的零件進行變形修復；

S7：判斷校形后的零件校形質量是否合格，若所述校形后的零件尺寸合格，則零件處理結束，若不合格，則執(zhí)行S6。

優(yōu)選地，所述根據(jù)預置激光噴丸強化參數(shù)對所述待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域進行激光噴丸強化處理，得到強化后的零件具體包括：

所述待處理零件的表層涂敷有吸收層，對所述待處理零件的表層施加水約束層，再根據(jù)預置激光噴丸強化參數(shù)對所述待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域進行激光噴丸強化處理，得到強化后的零件。

優(yōu)選地，所述基于Campbell圖對所述強化后的零件進行共振裕度分析，并根據(jù)所述共振裕度分析對所述強化后的零件進行固有頻率調整，使得所述強化后的零件的工作區(qū)間滿足設計要求，得到調頻后的零件之前還包括：

對所述強化后的零件進行模態(tài)分析，得到所述強化后的零件在不同轉速下的固有頻率和振型。

優(yōu)選地，所述基于Campbell圖對所述強化后的零件進行共振裕度分析，并根據(jù)所述共振裕度分析對所述強化后的零件進行固有頻率調整，使得所述強化后的零件的工作區(qū)間滿足設計要求，得到調頻后的零件具體包括：

以所述強化后的零件的轉速為橫坐標，頻率為縱坐標，繪制與所述強化后的零件對應的Campbell圖，基于所述Campbell圖對所述強化后的零件進行共振裕度分析；

所述強化后的零件的表層涂敷有吸收層，對所述強化后的零件的表層施加水約束層，通過設置零件區(qū)域面積和激光噴丸沖擊深度，根據(jù)所述共振裕度分析對所述強化后的零件進行固有頻率調整，使得所述強化后的零件的工作區(qū)間滿足設計要求，得到調頻后的零件。

優(yōu)選地，所述對所述調頻后的零件進行零件校形區(qū)域選取，對所述零件校形區(qū)域施加一個反向沖擊載荷，以對所述調頻后的零件進行變形修復具體包括：

以調頻后的零件建立校形力學模型，通過數(shù)值仿真，根據(jù)所述校形力學模型對所述調頻后的零件進行零件校形區(qū)域選取，再對所述零件校形區(qū)域施加一個反向沖擊載荷，以對所述調頻后的零件進行變形修復。

優(yōu)選地，所述共振裕度通過一計算公式獲取，所述計算公式為：

其中，其中f_d為零件在轉速n時實際動頻率，單位為Hz；n為設計轉速單位為r/min；K_n為轉速倍率。

優(yōu)選地，本發(fā)明實施例還提供了一種反向激光噴丸多元控制裝置，其特征在于，包括：五自由度工作臺、運動控制器、激光器、激光控制器、光學測量相機、圖形處理工作站和主機；

所述運動控制器一端和所述五自由度工作臺連接，所述運動控制器另一端和所述主機連接；

所述激光控制器一端和所述激光器連接，所述激光控制器另一端和所述主機連接；

所述圖形處理工作站一端和所述光學測量相機連接，所述圖形處理工作站另一端和所述主機連接。

其中，主機，用于根據(jù)對待處理零件進行結構分析和殘余應力測試得到的激光噴丸強化指標和工藝參數(shù)，確定所述待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域；

主機，還用于根據(jù)預置激光噴丸強化參數(shù)，利用激光器對所述待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域進行激光噴丸強化處理，得到強化后的零件；

主機，還用于對所述強化后的零件進行抽樣得到樣品零件，再對樣品零件進行疲勞壽命、殘余應力是否符合預置指標的離線測試，若指標合格，則基于Campbell圖對所述強化后的零件進行共振裕度分析，并根據(jù)所述共振裕度分析利用激光器對所述強化后的零件進行固有頻率調整，使得所述強化后的零件的工作區(qū)間滿足設計要求，得到調頻后的零件；

主機，還用于判斷所述調頻后的零件激光噴丸調頻質量指標是否合格，若共振裕度不小于10％且耐久極限百分比不小于30％，則對所述調頻后的零件進行零件校形區(qū)域選取，利用激光器對所述零件校形區(qū)域施加一個反向沖擊載荷，以對所述調頻后的零件進行變形修復；

主機，還用于通過光學測量相機和圖形處理工作站判斷校形后的零件校形質量是否合格，若所述校形后的零件尺寸合格，則零件處理結束。

優(yōu)選地，本發(fā)明實施例提供的一種反向激光噴丸多元控制裝置還包括：涂水噴管、模態(tài)分析系統(tǒng)、加速度傳感器；

所述涂水噴管和所述激光控制器一端連接，所述激光控制器另一端與所述主機連接；

所述模態(tài)分析系統(tǒng)一端和所述加速度傳感器連接，所述模態(tài)分析系統(tǒng)另一端和所述主機連接。

優(yōu)選地，所述五自由度工作臺包括：一體式夾具和配重底座。

優(yōu)選地，所述模態(tài)分析系統(tǒng)包括：適調放大器、彈性激勵錘、信號分析儀和分析軟件。

從以上技術方案可以看出，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實施例提供了一種反向激光噴丸多元控制方法和裝置，其中，該反向激光噴丸多元控制方法包括：S1：根據(jù)對待處理零件進行結構分析和殘余應力測試得到的激光噴丸強化指標和工藝參數(shù)，確定所述待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域；S2：根據(jù)預置激光噴丸強化參數(shù)對所述待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域進行激光噴丸強化處理，得到強化后的零件；S3：對所述強化后的零件進行抽樣得到樣品零件，再對樣品零件進行疲勞壽命、殘余應力是否符合預置指標的離線測試，若指標合格，則執(zhí)行S4，若指標不合格，則執(zhí)行S1；S4：基于Campbell圖對所述強化后的零件進行共振裕度分析，并根據(jù)所述共振裕度分析對所述強化后的零件進行固有頻率調整，使得所述強化后的零件的工作區(qū)間滿足設計要求，得到調頻后的零件；S5：判斷所述調頻后的零件激光噴丸調頻質量指標是否合格，若共振裕度不小于10％且耐久極限百分比不小于30％，則執(zhí)行S6，若共振裕度小于10％或耐久極限百分比小于30％，則執(zhí)行S4；S6：對所述調頻后的零件進行零件校形區(qū)域選取，對所述零件校形區(qū)域施加一個反向沖擊載荷，以對所述調頻后的零件進行變形修復；S7：判斷校形后的零件校形質量是否合格，若所述校形后的零件尺寸合格，則零件處理結束，若不合格，則執(zhí)行S6。利用激光誘導的沖擊波力學效應進行旋轉零件的表層材料強化，屬于非接觸加工，強化效果顯著。本發(fā)明利用激光噴丸產(chǎn)生的表層材料改性特點，合理設計激光噴丸處理區(qū)域面積和沖擊深度，構建疊層截面改變零件楊氏模量，從而改變固有頻率，實現(xiàn)強化與調頻處理的雙重目的，且針對激光噴丸處理普遍存在的結構變形問題，采用力學模型建模分析，優(yōu)選校形區(qū)域與參數(shù)，通過反向加載沖擊載荷實現(xiàn)零件變形的修復，解決激光噴丸零件尺寸穩(wěn)定性的難題，并可以滿足旋轉類零件的各項需求，尤其適合承受氣動載荷的高速旋轉零件，如燃氣輪機葉片、航空發(fā)動機葉片等。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種反向激光噴丸多元控制方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種反向激光噴丸多元控制方法的另一流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種反向激光噴丸多元控制裝置的結構示意圖；

圖4為航空發(fā)動機葉片強化區(qū)域示意圖；

圖5為航空發(fā)動機葉片振動分析Campbell圖；

圖6是航空發(fā)動機葉片調頻區(qū)域示意圖；

圖7是航空發(fā)動機葉片反向控形示意圖。

其中，圖中標記如下所述：

1.待處理零件 2.五自由度工作臺 3.運動控制器 4.涂水噴管 5.激光器 6.激光控制器 7.加速度傳感器 8.模態(tài)分析系統(tǒng) 9.光學測量相機 10.圖形處理工作站 11.主機 12.葉片 13.進氣邊 14.排氣邊 15.葉根 16.葉面調頻區(qū)域 17.葉片中心區(qū) 18. 1-2階振型最大位移邊界 19.葉片變形方向 20.激光噴丸校形加載方向

具體實施方式

本發(fā)明實施例提供了一種反向激光噴丸多元控制方法及裝置，克服了現(xiàn)有高速旋轉零件的強化、調頻和校形工藝不同步的問題，且利用激光噴丸強化、調頻和校形能力實現(xiàn)零件的多元處理，提升結構疲勞壽命、保證零件工作轉速內(nèi)的共振裕度。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供的一種反向激光噴丸多元控制方法的一個實施例，包括：

101、根據(jù)對待處理零件進行結構分析和殘余應力測試得到的激光噴丸強化指標和工藝參數(shù)，確定待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域；

主機根據(jù)對待處理零件進行結構分析和殘余應力測試得到的激光噴丸強化指標和工藝參數(shù)，確定待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域。

102、根據(jù)預置激光噴丸強化參數(shù)對待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域進行激光噴丸強化處理，得到強化后的零件；

主機根據(jù)預置激光噴丸強化參數(shù)對待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域進行激光噴丸強化處理，得到強化后的零件。

103、對強化后的零件進行抽樣得到樣品零件，再對樣品零件進行疲勞壽命、殘余應力是否符合預置指標的離線測試，若指標合格，則執(zhí)行104，若指標不合格，則執(zhí)行101；

根據(jù)預置激光噴丸強化參數(shù)對待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域進行激光噴丸強化處理，得到強化后的零件后，主機對強化后的零件進行抽樣得到樣品零件，再對樣品零件進行疲勞壽命、殘余應力是否符合預置指標的離線測試，若指標合格，則執(zhí)行104，若指標不合格，則執(zhí)行101。

104、基于Campbell圖對強化后的零件進行共振裕度分析，并根據(jù)共振裕度分析對強化后的零件進行固有頻率調整，使得強化后的零件的工作區(qū)間滿足設計要求，得到調頻后的零件；

判斷強化后的零件指標合格后，主機基于Campbell圖對強化后的零件進行共振裕度分析，并根據(jù)共振裕度分析對強化后的零件進行固有頻率調整，使得強化后的零件的工作區(qū)間滿足設計要求，得到調頻后的零件。

105、判斷是否共振裕度不小于10％且耐久極限百分比不小于30％，若是，則執(zhí)行106，若不是，則執(zhí)行104；

主機判斷調頻后的零件激光噴丸調頻質量指標是否合格，若共振裕度不小于10％且耐久極限百分比不小于30％，則執(zhí)行106，若共振裕度小于10％或耐久極限百分比小于30％，則執(zhí)行104。

106、對調頻后的零件進行零件校形區(qū)域選取，對零件校形區(qū)域施加一個反向沖擊載荷，以對調頻后的零件進行變形修復；

主機對調頻后的零件進行零件校形區(qū)域選取，對零件校形區(qū)域施加一個反向沖擊載荷，以對調頻后的零件進行變形修復。

107、判斷校形后的零件尺寸是否合格，若是，則零件處理結束，若不是，則執(zhí)行106。

主機判斷校形后的零件校形質量是否合格，若校形后的零件尺寸合格，則零件處理結束，若不合格，則執(zhí)行106。

請參閱圖2，本發(fā)明實施例提供的一種反向激光噴丸多元控制方法的另一個實施例，包括：

201、根據(jù)對待處理零件進行結構分析和殘余應力測試得到的激光噴丸強化指標和工藝參數(shù)，確定待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域；

主機根據(jù)對待處理零件進行結構分析和殘余應力測試得到的激光噴丸強化指標和工藝參數(shù)，確定待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域。

202、待處理零件的表層涂敷有吸收層，對待處理零件的表層施加水約束層，再根據(jù)預置激光噴丸強化參數(shù)對待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域進行激光噴丸強化處理，得到強化后的零件；

待處理零件的表層涂敷有吸收層，主機利用涂水機器對待處理零件的表層施加水約束層，再根據(jù)預置激光噴丸強化參數(shù)對待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域進行激光噴丸強化處理，得到強化后的零件。

203、對強化后的零件進行抽樣得到樣品零件，再對樣品零件進行疲勞壽命、殘余應力是否符合預置指標的離線測試，若指標合格，則執(zhí)行204，若指標不合格，則執(zhí)行201；

根據(jù)預置激光噴丸強化參數(shù)對待處理零件的激光噴丸強化區(qū)域進行激光噴丸強化處理，得到強化后的零件后，主機對強化后的零件進行抽樣得到樣品零件，再對樣品零件進行疲勞壽命、殘余應力是否符合預置指標的離線測試，若指標合格，則執(zhí)行204，若指標不合格，則執(zhí)行201。

204、對強化后的零件進行模態(tài)分析，得到強化后的零件在不同轉速下的固有頻率和振型；

主機對強化后的零件進行模態(tài)分析，得到強化后的零件在不同轉速下的固有頻率和振型。

205、以強化后的零件的轉速為橫坐標，頻率為縱坐標，繪制與強化后的零件對應的Campbell圖，基于Campbell圖對強化后的零件進行共振裕度分析；

判斷強化后的零件指標合格后，主機以強化后的零件的轉速為橫坐標，頻率為縱坐標，繪制與強化后的零件對應的Campbell圖，基于Campbell圖對強化后的零件進行共振裕度分析。

206、強化后的零件的表層涂敷有吸收層，對強化后的零件的表層施加水約束層，通過設置零件區(qū)域面積和激光噴丸沖擊深度，根據(jù)共振裕度分析對強化后的零件進行固有頻率調整，使得強化后的零件的工作區(qū)間滿足設計要求，得到調頻后的零件；

強化后的零件的表層涂敷有吸收層，主機利用涂水機器對強化后的零件的表層施加水約束層，通過設置零件區(qū)域面積和激光噴丸沖擊深度，根據(jù)共振裕度分析對強化后的零件進行固有頻率調整，使得強化后的零件的工作區(qū)間滿足設計要求，得到調頻后的零件。

207、判斷是否共振裕度不小于10％且耐久極限百分比不小于30％，若是，則執(zhí)行208，若不是，則執(zhí)行205；

主機判斷調頻后的零件激光噴丸調頻質量指標是否合格，若共振裕度不小于10％且耐久極限百分比不小于30％，則執(zhí)行208，若共振裕度小于10％或耐久極限百分比小于30％，則執(zhí)行205。

208、以調頻后的零件建立校形力學模型，通過數(shù)值仿真，根據(jù)校形力學模型對調頻后的零件進行零件校形區(qū)域選取，再對零件校形區(qū)域施加一個反向沖擊載荷，以對調頻后的零件進行變形修復；

主機以調頻后的零件建立校形力學模型，通過數(shù)值仿真，根據(jù)校形力學模型對調頻后的零件進行零件校形區(qū)域選取，再對零件校形區(qū)域施加一個反向沖擊載荷，以對調頻后的零件進行變形修復。

209、判斷校形后的零件尺寸是否合格，若是，則零件處理結束，若不是，則執(zhí)行208。

主機判斷校形后的零件校形質量是否合格，若校形后的零件尺寸合格，則零件處理結束，若不合格，則執(zhí)行208。

在本實施例中，反向激光噴丸多元控制方法的具體過程為：

首先，利用強激光束產(chǎn)生的等離子沖擊波在材料表層形成密集、穩(wěn)定的位錯結構與殘余壓應力，使材料表層產(chǎn)生應變硬化。殘余壓應力會降低交變載荷中的拉應力水平，使平均應力水平下降，從而提高疲勞裂紋萌生壽命。同時殘余壓應力的存在，可引起裂紋的閉合效應，從而有效降低疲勞裂紋擴展的驅動力，延長疲勞裂紋擴展壽命。

然后，對零件進行共振裕度分析及動應力裕度分析，利用激光噴丸沖擊零件形成變剛度區(qū)域，通過設置不同區(qū)域面積和沖擊深度，精確調控零件固有頻率，使之避開一定頻率范圍，處于安全工作頻率區(qū)域。

最后，針對激光噴丸強化與調頻造成的零件尺寸偏差，通過力學建模分析和數(shù)值仿真技術，優(yōu)選校形處理區(qū)域，通過施加反向沖擊載荷實現(xiàn)零件變形的修復。

請參閱圖3，本發(fā)明實施例提供的一種反向激光噴丸多元控制裝置的一個實施例，包括：

五自由度工作臺2、運動控制器3、激光器5、激光控制器6、光學測量相機9、圖形處理工作站10和主機11；

運動控制器3一端和五自由度工作臺2連接，運動控制器3另一端和主機11連接；

激光控制器6一端和激光器5連接，激光控制器6另一端和主機11連接；

圖形處理工作站10一端和光學測量相機9連接，圖形處理工作站10另一端和主機11連接。

在本實施例中，光學測量相機具有全場掃描功能，配合圖形處理工作站，能夠進行零件尺寸的三維重構與實時變形測試，保證零件校形階段尺寸精度。

主機與運動控制器、激光控制器、圖形處理工作站和模態(tài)分析系統(tǒng)相連接，保持實時數(shù)據(jù)交換，在零件的強化、調頻和校形階段，系統(tǒng)主機借助理論分析和數(shù)值模擬技術，對工藝參數(shù)實時優(yōu)化與迭代，保證整個工藝鏈的精密高效。

本發(fā)明實施例提供的一種反向激光噴丸多元控制裝置還包括：涂水噴管4、加速度傳感器7、模態(tài)分析系統(tǒng)8；

涂水噴管4和激光控制器6一端連接，激光控制器6另一端與主機11連接；

模態(tài)分析系統(tǒng)8一端和加速度傳感器7連接，模態(tài)分析系統(tǒng)8另一端和主機11連接。

五自由度工作臺2包括：一體式夾具和配重底座，一體式夾具和配重底座能夠保持剛性足夠大，專用于零件固有頻率檢測需求。

模態(tài)分析系統(tǒng)8包括：適調放大器、彈性激勵錘、信號分析儀和分析軟件，系統(tǒng)能夠保證測試數(shù)據(jù)的準確與穩(wěn)定。

上面是對一種反向激光噴丸多元控制方法和裝置的詳細說明，為便于理解，下面將以一具體應用場景對一種反向激光噴丸多元控制方法和裝置的應用進行說明，應用例包括：

以航空發(fā)動機葉片作為研究對象，如圖3至圖7所示，航空發(fā)動機葉片激光噴丸強化、調頻和校形的實施步驟為：

(1)零件狀態(tài)評估：使用有限元軟件MSC.Nastran分析航空發(fā)動機葉片結構，采用XRD法檢測葉片進氣邊、排氣邊和葉根處的殘余應力，確定激光噴丸強化指標和工藝參數(shù)。將待處理零件1(即葉片)固定在五自由度工作臺2上。

(2)強化區(qū)域設置：如圖4所示，根據(jù)結構分析和殘余應力測試結果，確定進氣邊13、排氣邊14和葉根15部位激光噴丸強化區(qū)域大小，改善應力集中區(qū)域殘余應力幅值，提升重要承力區(qū)域疲勞裂紋萌生壽命。

(3)激光噴丸強化：如圖4所示，葉片表層涂敷吸收層，涂水機器人(涂水噴管4)施加水約束層，按照預設參數(shù)實施激光噴丸強化。

(4)判斷強化質量：對于航空發(fā)動機葉片成本高昂的問題，選取同種材料制作外形簡單試樣，以同樣工藝參數(shù)進行激光噴丸強化，對試樣疲勞壽命、殘余應力指標離線測試，如指標合格，則結束激光噴丸強化處理；如指標不合格，則重復步驟(2)-(4)，直至零件的強化指標合格。

(5)模態(tài)分析：采用有限元分析航空發(fā)動機葉片的固有模態(tài)(1-15階)，得到葉片在多種轉速下的固有頻率和振型，工況上應包括飛行剖面上的典型轉速：怠速、起飛、巡航和降落工作轉速。

(6)共振分析：如圖5所示，繪制航空發(fā)動機葉片的Campbell圖，橫坐標為零件轉速，縱坐標為頻率。自由振動頻率由固定橫線表示，對應葉片不同模態(tài)下的固有頻率；強迫振動部分，即與轉速有關的頻率成分，呈現(xiàn)在以原點引出的射線上，射線表示各種內(nèi)部激振力。如固有頻率直線與射線相交，則可能會發(fā)生共振?；贑ampbell圖進行共振裕度分析，考慮葉片關鍵轉速以及需滿足的共振裕度。

(7)共振裕度評估：在葉片所有設計轉速范圍內(nèi)，共振裕度滿足以下要求：

其中，其中f_d為零件在轉速n時實際動頻率，單位為Hz；n為設計轉速單位為r/min；K_n為轉速倍率。

(8)激光噴丸調頻：葉片表層涂敷吸收層，涂水機器人施加水約束層，如圖6所示，以1-2階振型最大位移邊界18為界限，在葉片中心區(qū)17設置不同區(qū)域面積和激光噴丸沖擊深度，以共振裕度分析為基礎，在葉片調頻區(qū)域16調整零件固有頻率，保證葉片工作區(qū)間滿足共振裕度要求。

(9)判斷調頻質量：五自由度工作臺2添加配重保證剛性，進行葉片模態(tài)測試試驗，將加速度傳感器7固定葉片上中下三段，以彈性激勵錘敲擊作為激勵源，測試葉片激光噴丸調頻處理后的固有頻率。指標為共振裕度≥10％，耐久極限百分比≥30％。如調頻指標達標，則結束激光噴丸調頻處理；如指標不合格，則重復步驟(7)-(9)，直至零件調頻達標。

(10)校形力學模型：葉片完成激光噴丸強化與調頻后，借助光學測量相機9和圖形處理工作站10測量葉片變形3D數(shù)據(jù)，以變形葉片幾何外形建立激光噴丸校形力學模型。

(11)校形區(qū)域優(yōu)選：主機11借助理論分析和數(shù)值仿真，以校形力學模型為基礎，優(yōu)選零件校形區(qū)域。

(12)反向激光噴丸控形：如圖7所示，在葉片變形方向19的反面施加一個反向沖擊載荷(如圖中激光噴丸加載方向20所示)，實現(xiàn)葉片變形量的修復，沖擊載荷的施加區(qū)域和載荷參數(shù)由力學模型和數(shù)值仿真迭代獲得。

(13)校形質量檢測：光學測量相機9和圖形處理工作站10在線檢測葉片校形質量，如尺寸合格，則轉至步驟(14)；如零件尺寸不合格，則重復步驟(11)-(13)，直至葉片尺寸合格。

(14)航空發(fā)動機葉片的變固有頻率的反向控形激光噴丸多元控制流程結束。

以上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。