涡轮叶片气膜孔精确控形关键技术研究

发布时间：2020-07-07 18:23

【摘要】：气膜冷却可有效提高航空发动机热端部件的抗高温蠕变能力,气膜冷却效率需要气膜孔的几何造型精度以及定位精度来保证。本文针对涡轮叶片气膜孔加工过程中存在的孔定位精度不高与质量不稳问题,研究了涡轮叶片铸造过程及气膜孔加工过程中的误差传递,优化了涡轮叶片气膜孔制造链误差分析方法与气膜孔形位参数修正方法,开发了气膜孔精确定位软件平台,实现了检测数据闭环的涡轮叶片气膜孔加工系统。本文的主要研究内容包括:1.使用光学三维扫描仪采集了涡轮叶片高精度点云数据;对点云数据进行简化,获得高精度的点云模型;并对简化的点云进行了特征提取。2.基于特征预配准方法及SVD-ICP精确配准方法,将叶片铸件的测量模型与其设计模型进行精确配准,配准平均误差控制在0.01mm以内;基于误差链分析将叶片铸件测量模型与其设计模型之间的变形误差及气膜孔加工过程中的定位误差进行综合分析;实现了气膜孔形位参数的修正。3.基于Visual C++建立气膜孔精确定位软件平台,设计了模型预配准模块、模型精确配准模块、叶片壁厚分析模块、叶片扭转分析模块、叶片截面参数分析模块及气膜孔定位模块;实现了从叶片的模型导入、模型配准到偏差分析、气膜孔定位参数修正等功能。4.采用数值模拟对气膜孔形位参数修正方法进行了验证,计算所得的冷却介质流通面积误差为0.45%,较好地满足气膜孔冷却效率设计要求。采用小孔加工的方式对超快激光五轴加工平台的定位精度进行实验验证,实测定位误差小于±10μm,满足加工精度要求。
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V263
【图文】：

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气膜冷却技术得到了广泛的应用。逡逑气膜冷却技术是指是在涡轮叶片前缘、叶身型面等３Ｄ曲面轮廓部位沿叶身逡逑方向呈线性排列的小孔，联通叶身表面与叶片内部空腔。如图１．１所示。逡逑气膜冷却逡逑图ｕ涡轮叶片气膜孔逡逑１逡逑

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第一章绪论过等离子体喷射等方式被迅速去除并带走大部分能量，从产生较小热影响。使得飞秒激光加工具有无材料选择性、无、可实现极小化重铸层、极小化微裂纹等特点。其极小的热重铸层、极小化微裂纹加工。图１．４是不同脉宽激光在硅材看出随着脉冲宽度的减小，小孔成形质量明显提高。逡逑Ｐ．逦Ｉ：邋■逡逑

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投影在待测物体表面，规律的光栅影线在遇到不规则表面会发生不同的扭曲。这逡逑时分置于两端的摄像头会在不同的角度同时获取测量部位的影像，通过分别调解逡逑变形的光栅影线，获得待测物的三维坐标信息［５Ｑ－５１］，原理如图２．１所示。逡逑待测物逡逑Ｉ逡逑Ｘ逦：逦，一邋二－逡逑摄像头１逦构光娜装置ｆ摄像头２逡逑图２．１基于结构光法的三维扫描仪原理图［５１］逡逑本文实例所采用的光学三维扫描仪为杭州先临三维公司的０ｐｔｉｍＳｃａｎ－５Ｍ型逡逑结构光三维扫描仪，扫描精度为0．00５ｍｍ，如图２．２所示；该型扫描仪设计基于逡逑桌面级扫描仪的体积，便于携带到设备地点进行试验，其中包含有自动转台以及逡逑标定板，以及配套的点云拼接软件，用户从硬件的组装，到软件的安装，扫描前逡逑的标定，物体的３６０°扫描，点云的拼接一直到最后点云文件的保存以及导出全都逡逑可以经过简单的操作步骤完成，节省了大量的工作量，提升了扫描效率。同时，逡逑因为扫描软件兼具扫描文件可视化功能，我们针对叶片的扫描效果可以采取不同逡逑１１逡逑

【参考文献】