航空发动机叶片焊接修复路径生成技术研究

发布时间：2017-08-23 06:28

  本文关键词：航空发动机叶片焊接修复路径生成技术研究

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【摘要】：近年来中国民航事业发展迅速,民用客机、货机数量逐年上升,飞机的维修、保养等任务量大大增加,无疑会在一定程度上促使我国不断提高飞机维修技术水平。在飞机维修中,最重要的同时也是最困难的维修技术应当属于对航空发动机的维修。航空发动机被誉为“飞机的心脏”,而航空发动机叶片却是“心脏中的心脏”。在我国,民用航空发动机叶片的维修大多属于手工修复,自动化程度较低,大量维修过程复杂的受损叶片都要送到外国去维修,这已经满足不了我国日益紧张的民航运输对航空发动机叶片焊接修复效率与自动化水平的要求。研制出修复航空发动机叶片的自动焊接修复装备刻不容缓,这需要针对航空发动机叶片焊接修复装备中焊接路径的规划进行研究。经过对航空发动机叶片的工作环境、主要形状参数、主要失效形式、焊接修复的修复范围等内容进行详尽的调研分析,航空发动机压气机第六级叶片焊接修复路径规划的研究更具有实用价值。通过研究分析国内外学者对逆向工程测量来的点云如何拟合成曲面模型,以及根据已知曲面如何进行延伸等问题的研究成果,选用NURBS曲面来表达待修复叶片的曲面模型。根据国内外学者对快速成型技术中分层处理技术的大量研究,通过在适用范围、优缺点等方面对比基于STL模型的分层处理技术与直接CAD模型的分层处理技术,得到最适合航空发动机压气机第六级叶片的分层处理方法。最后通过对分层后得到的每层叶片的边缘曲线进行等弧长划分、中点坐标求取、三次样条插值计算,最终得到航空发动机压气机叶片的修复路径。经过曲面拟合、曲面延伸、三维模型分层、提取分层轮廓线、等弧长划分、中线提取的步骤,最终生成了航空发动机压气机第六级叶片的修复路径。通过使用Imageware软件完成叶片待修复部分的建模与分层,使用Matlab软件对分层后曲线进行中线提取,也就完成了焊接路径规划的任务,通过仿真实验证明构建的焊接路径曲线误差不超过0.02mm,完全符合焊接路径的精度要求。航空发动机叶片的焊接维修是一个复杂的多学科问题,根据仿真实验结果可以得知,在规定焊丝送丝速度,电流电压大小等焊接工艺参数的情况下,通过采用上述方法可以快速生成满足精度要求的航空发动机叶片焊接修复路径。
【关键词】：路径规划 曲面重构 分层处理 NURBS 叶片
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V263.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 引言9
• 1.2 航空发动机叶片9-13
• 1.3 课题来源13
• 1.4 课题研究背景及意义13-14
• 1.5 国内外研究现状14-20
• 1.5.1 曲面重构技术研究现状14-15
• 1.5.2 曲面延拓技术研究现状15-16
• 1.5.3 航空发动机叶片分层处理研究现状16-20
• 1.6 论文主要研究工作20-23
• 第二章 航空发动机叶片曲面重构23-33
• 2.1 引言23
• 2.2 航空发动机叶片曲面重构技术研究23-31
• 2.2.1 Bézier曲线曲面理论24
• 2.2.2 B样条曲线曲面理论24-25
• 2.2.3 非均匀有理B样条(NURBS)曲线曲面理论25-27
• 2.2.4 非均匀有理B样条(NURBS)曲线曲面控制点反求27-28
• 2.2.5 叶片的曲面重构研究28-31
• 2.3 重构叶片曲面的精度与光顺性分析31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 航空发动机叶片曲面延拓技术研究33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 曲面延拓的理论基础33-36
• 3.2.1 Bézier曲线曲面延拓理论33
• 3.2.2 B样条曲线曲面的延拓理论33-35
• 3.2.3 非均匀有理B样条曲线曲面的延拓理论35-36
• 3.3 航空发动机叶片曲面延拓研究36-38
• 3.4 航空发动机叶片延拓曲面误差分析与光顺性分析38-39
• 3.5 本章小结39-41
• 第四章 航空发动机叶片的分层处理技术研究41-49
• 4.1 引言41
• 4.2 快速成型技术中的分层处理技术41-44
• 4.2.1 STL文件的分层方法与切片算法42-43
• 4.2.2 STL文件分层处理的缺陷43-44
• 4.3 CAD模型的直接分层处理技术44-46
• 4.3.1 CAD模型的直接分层方法与轮廓线求取方法44-46
• 4.3.2 直接分层法与间接分层法46
• 4.4 航空发动机叶片的直接分层试验46-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 航空发动机叶片的焊接路径规划49-59
• 5.1 引言49
• 5.2 焊接修复堆积路径研究49-51
• 5.2.1 典型零件的扫描路径规划49-50
• 5.2.2 航空发动机叶片的扫描路径规划50-51
• 5.3 航空发动机叶片边缘曲线中线提取51-55
• 5.3.1 等弧长分割曲线51-54
• 5.3.2 三次样条插值计算54-55
• 5.4 实例仿真55-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第六章 结论与展望59-61
• 6.1 结论59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果65-67
• 致谢67

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本文编号：723500