一種面向適應性加工的葉片零件前后緣外形再設計方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及葉片前后緣外形設計領域，特別是一種面向適應性加工的葉片零件前 后緣外形再設計方法。
【背景技術】
[0002] 葉片是航空發(fā)動機的關鍵零件，為提高發(fā)動機的性能，新型葉片結構不斷被研制 出，對制造工藝也提出了更高要求。航空發(fā)動機中的一類新型的帶夾層空心寬弦葉片，其典 型制造工藝是：先采用超塑性成形/擴散連接獲得與葉片尺寸形狀十分接近的近凈成形葉 片毛坯，然后采用適應性數控切削對前后緣等部位進行加工，最后對包括葉片型面在內的 表面進行拋光獲得符合設計要求的葉片。
[0003] 超塑性成形/擴散連接獲得的毛坯中葉身中部為空心表面，余量很小，為保證材 料厚度通常不進行數控加工，而前后緣、葉根、榫頭等處為實心，留有較大余量，需要進行數 控加工。常規(guī)的數控加工依據夾具對毛坯進行定位并按照理論模型進行加工，對近凈成形 毛坯很容易造成過切或無余量加工，毛坯報廢現(xiàn)象嚴重，也容易在加工區(qū)域與非加工區(qū)域 間存在階差，造成加工質量問題。
[0004] 因此帶夾層空心寬弦葉片的前后緣需采用適應性加工工藝，工藝流程通常為：首 先對毛坯工件進行數據測量，然后將測量數據與設計數模進行模型對齊以便對工件進行機 床定位，再綜合考慮設計要求和工件實際形狀進行前后緣外形再設計，然后重新生成數控 加工程序，最后進行前后緣實際加工。
[0005] 前后緣的外形再設計是葉片前后緣適應性加工中的關鍵步驟，既要保證待加工區(qū) 域有足夠的加工余量，還要保證不同區(qū)域間的光滑銜接。目前，面向適應性加工的葉片外形 再設計大都是針對損傷葉片的修復制造，大都并非專門針對前后緣的再設計。針對葉片前 后緣再設計有少量文獻發(fā)表，例如文獻"面向自適應加工的精鍛葉片前后緣模型重構（藺 小軍等，航空學報，2015, 05:1695-1703) "介紹了一種根據截面的測量點擬合線、理論截面 線以及搜索的圓弧圓心和半徑來重構前后緣模型的方法，該方法可以有效避免葉身與前后 緣銜接處的階差，適用于前后緣為圓弧的情況，但不適用于前后緣為雙曲線、橢圓線、自由 曲線等情況。另外，葉片前后緣再設計中，如何確定可調整區(qū)域并進行快速搜索是提高再設 計效率的關鍵因素，是需要解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種面向適應性加工的葉片零件前后緣外形 再設計方法，它具有可處理前后緣為非圓弧情況、輪廓線調整時搜索范圍小的優(yōu)點。
[0007] 為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：
[0008] -種面向適應性加工的葉片零件前后緣外形再設計方法，其特征在于包含以下步 驟：
[0009] A、葉型截面線劃分；
[0010] B、形心公差軌跡優(yōu)選；
[0011] C、近端區(qū)輪廓線再設計；
[0012] D、過渡區(qū)輪廓線再設計；
[0013] E、曲面外形生成。
[0014] 進一步地，所述葉型截面線劃分包含提取葉型截面線，劃分成前后緣近端區(qū)、過渡 區(qū)和葉身區(qū)，以近端區(qū)中弧線段上的中點為前后緣的形心。
[0015] 進一步地，所述形心公差軌跡優(yōu)選包含根據公差要求計算前后緣形心的公差區(qū) 域，在公差區(qū)域內遴選出公差軌跡。
[0016] 進一步地，所述近端區(qū)輪廓線再設計包含將實際毛坯測量點與葉身的毛坯數模進 行配準定位，計算毛還在前后緣近端區(qū)的余量，在毛還近端區(qū)各測量點有正余量的約束條 件下，將零件前后緣形心沿優(yōu)化軌跡進行坐標變換，獲得再設計后前后緣近端區(qū)輪廓線。
[0017] 進一步地，過渡區(qū)輪廓線再設計包含以與前后緣近端區(qū)與葉身進行切矢連續(xù)為條 件，擬合再設計后的過渡區(qū)輪廓線。
[0018] 進一步地，曲面外形生成包含前后緣近端區(qū)輪廓線和過渡區(qū)輪廓線組合成前后緣 截面線，所有再設計的截面線掃略成曲面外形。
[0019] 進一步地，前后緣形心的公差區(qū)域是考慮積疊點位置度公差以及以積疊點為扭轉 中心的葉型扭轉度公差來計算的
[0020] 進一步地，所述前后緣形心的公差區(qū)域的公差軌跡是以積疊點為中心的圓弧。
[0021] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和效果：本發(fā)明的葉片零件前后緣外形再 設計方法對前后緣為圓弧、雙曲線、橢圓線、自由曲線等外形均可適用，將形心限定在遴選 的公差軌跡上進行變換可縮小搜索范圍而提高算法效率，用于適應性加工可減少葉片毛坯 因為扭轉和彎曲變形導致前后緣加工余量不足而報廢的情況。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明實施例的葉片示意圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明實施例的葉片截面及輪廓線劃分示意圖；
[0024] 圖3是本發(fā)明實施例的位置度公差下近端區(qū)形心和輪廓線調整區(qū)域示意圖；
[0025] 圖4是本發(fā)明實施例的扭轉公差下近端區(qū)形心和輪廓線調整區(qū)域示意圖；
[0026] 圖5是本發(fā)明實施例的綜合公差下近端區(qū)形心和輪廓線調整區(qū)域，以及形心工程 調整軌跡示意圖；
[0027] 圖6是本發(fā)明實施例的近端區(qū)輪廓線調整示意圖；
[0028] 圖7是本發(fā)明實施例的過渡輪廓線調整示意圖；
[0029] 圖8是本發(fā)明實施例的前緣再設計曲面外形示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖并通過實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發(fā) 明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實施例。
[0031] 如圖所示，本發(fā)明的一種面向適應性加工的葉片零件前后緣外形再設計方法，其 特征在于包含以下步驟：
[0032] A、葉型截面線劃分
[0033] 提取葉型截面線，將截面線劃分成近端區(qū)A、過渡區(qū)B和葉身區(qū)C，以近端區(qū)中弧線 段上的中點為形心K。其中近端區(qū)的前緣部位記為A q，后緣近端區(qū)記為Ah，類似的有前緣/ 后緣過