CN106312299A - 航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法与装置 - Google Patents

航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法与装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106312299A
CN106312299A CN201610727488.7A CN201610727488A CN106312299A CN 106312299 A CN106312299 A CN 106312299A CN 201610727488 A CN201610727488 A CN 201610727488A CN 106312299 A CN106312299 A CN 106312299A
Authority
CN
China
Prior art keywords
shape
school
deformation
correcting
welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610727488.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106312299B (zh
Inventor
张永康
苏波勇
郭钟宁
黄志刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong University of Technology
Original Assignee
Guangdong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong University of Technology filed Critical Guangdong University of Technology
Priority to CN201610727488.7A priority Critical patent/CN106312299B/zh
Publication of CN106312299A publication Critical patent/CN106312299A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106312299B publication Critical patent/CN106312299B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/18—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using absorbing layers on the workpiece, e.g. for marking or protecting purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/60—Preliminary treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明公开了航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法，包括：(1)焊接支架外形检测，通过三维形貌测量系统测量焊接区域及节点附近的变形量及残余应力；(2)所测数据输入大数据平台，与已有设计结构方案对比，对不同结构焊接节点进行划分，分析各自的变形类型；(3)根据划分的不同类型，计算变形节点区域支架管单元的形状精度误差，确定所需的校形量，规划变形区域校形的先后顺序，确定最佳校形方案；(4)根据最佳校形方案对航空支架变形节点进行校形，通过三维形貌测量仪对校形后的节点进行形状检测，数据输入大数据平台；(5)通过大数据平台对校形效果进行评估，确定是否需二次校形，如需，重复步骤(1)～(3)，逐步逼近，直至达到设计所需的形状精度。

Description

航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法与 装置
技术领域
本发明涉及航空构件制造领域，具体是涉及航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法与装置。
背景技术
航空发动机支架是有空心钢管焊接而得到的空间框架结构，其支架节点在焊接过程母材局部受热不匀，产生了焊接残余应力，引起空间框架结构发生很大的残余变形，形状精度较差，导致发动机支架安装螺栓偏离安装位置，影响了后续的装配。目前在实际工程应用中采用的方法是增大尺寸，然后用机械加工的方式切除多余的变形量，这种方法费时费工，加工一致性差。
目前已有的校形方法是对已变形的工件在适当位置反复施加反向作用力，使工件变形区域受到挤压，产生反向塑性变形，直至达到所需的校形结果。但由于航空发动机支架是复杂的空心管焊接结构，其在焊接完成后存在多种不同类型的变形，且变形程度差异较大。在这些情况下，单纯靠局部或大面积挤压很难获得理想的支架设计形状精度；且校形后的焊接节点局部残余应力较大，不利于工件的稳定性及后续加工，影响支架实际的工作寿命；这样的校形还会改变工件本应具有的几何尺寸，因此不适用于对形状精度要求高且结构复杂的航空发动机支架焊接变形进行校形。
发明内容
针对航空发动机支架节点焊接变形及当前已有校形方法存在的问题，本发明提出了航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法与装置。
航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法与装置，属于航空结构件制造领域。本方法包括：(1)焊接支架外形检测，通过三维形貌测量系统测量焊接区域及节点附近的变形量及残余应力；(2)所测数据输入大数据平台，与已有的设计结构方案进行对比，对不同结构形式的焊接节点进行划分，并分析各自的变形类型；(3)根据划分的不同类型，计算变形节点区域支架管单元的形状精度误差，确定所需的校形量，规划变形区域校形的先后顺序，确定最佳校形方案；(4)根据所述的最佳校形方案对航空支架变形节点进行校形，并通过三维形貌测量仪对校形后的节点进行形状检测，数据输入大数据平台；(5)通过大数据平台对校形效果进行评估，确定是否需二次校形，如需，则重复步骤(1)～(3)，逐步逼近，直至达到设计所需的形状精度，实现航空发动机支架的在线校形形状精度控制。
本发明实现航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的专用装置包括工控机系统1、激光器控制系统2、激光发生器3、光路调控装置4、导光系统5、脉冲激光6、工件系统7、夹具8、多轴联动控制台9、运动控制系统10、三维形貌扫描仪11。所述工件系统包括约束层、能量吸收层、航空发动机支架，所述工作台系统包括沿X、Y、Z方向移动的工作台及固定支架结构的专用夹具。所述运动控制系统直接采用数控系统。运动控制系统控制激光头、工作台，并使激光头、工作台产生运动，通过编制CNC程序，实现工件系统与激光束产生预设的相对移动。
本发明的积极进步效果在于：采用本方法可解决航空发动机支架在焊接制造过程产生残余变形的问题，且与传统校形方法相比，自动化程度高，易于控制，能够满足对形状精度要求较高的工件制造，对校形后的表面能够形成较大的残余压应力层，提高支架实际工作的疲劳寿命。
附图说明
图1为本实施例某航空发动机支架三维示意图；
图2为本实施例航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法流程图；
图3为本实施例航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的装置示意图；
图4为本实施例中航空发动机支架某焊接节点的变形示意图。
其中各附图标记表示如下：1.工控机系统、2.大数据平台、3.激光发生器、4.光路调控装置、5.激光冲击系统、6.流水控制系统、7.工件、8.支架校形专用夹具、9.多轴联动控制台、10.运动控制系统、11.三维形貌检测系统。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，但不应以此限定本发明的保护范围。
如附图1所示，采用本发明航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法与装置对某航空发动机支架进行校形。
支架在焊接完成后进行热处理，焊缝因残余应力变化出现变形现象，导致支架无法与航空发动机进行安装对接，采用本发明方法，具体包括以下步骤：
焊接支架外形检测，通过三维形貌测量系统测量焊接区域及节点附近的变形量及残余应力；
所测数据输入大数据平台，与已有的设计结构方案进行对比，对不同结构形式的焊接节点进行划分，并分析各自的变形类型；
根据划分的不同类型，计算变形节点区域支架管单元的形状精度误差，确定所需的校形量，规划变形区域校形的先后顺序，确定最佳校形方案；
根据所述的最佳校形方案对航空支架变形节点进行校形，并通过三维形貌测量仪对校形后的节点进行形状检测，数据输入大数据平台；
通过大数据平台对校形效果进行评估，确定是否需二次校形，如需，则重复步骤(1)～(3)，逐步逼近，直至达到设计所需的形状精度，实现航空发动机支架的在线校形形状精度控制。
图2为本实施例一种基于大数据平台的激光喷丸自适应校形方法流程图
图3为一种基于大数据平台的激光喷丸自适应校形装置示意图，包括大数据平台及控制系统1.工控机系统、2.大数据平台、3.激光发生器、4.光路调控装置、5.激光冲击系统、6.流水控制系统、7.工件、8.支架校形专用夹具、9.多轴联动控制台、10.运动控制系统、11.三维形貌检测系统。
所述工件7表面需施加流水约束层，增加激光喷丸校形效果，约束层通过流水控制系统施加；所述多轴联动控制台包括沿X、Y、Z及旋转方向移动的工作台及固定支架的专用夹具8。所述运动控制系统10直接采用数控系统。运动控制系统控制激光头、工作台，并使激光头、工作台产生运动，通过编制CNC程序，实现工件系统与激光束产生预设的相对移动。
航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法与装置的具体实施方式是：三维形貌扫描仪11对航空支架进行整体形貌采集，将所测参数输入大数据平台系统2，与设计模型精度进行对比，确定产生变形的焊接区域，计算不同焊接变形区域的形状精度误差，规划不同区域校形的先后顺序，选择合理的激光喷丸校形参数；将最佳校形方案导入控制系统及激光发生器3，激光发生器根据方案发出的激光，经过光路调控装置4导出激光束5，激光束5穿过由流水控制系统施加的约束层，作用于需校形焊机变形区域表面，使工件产生所需的变形效果，达到校形的效果。其中校形区域表面涂有吸收层保护材料表面，在非激光喷丸区域涂有荧光显影剂，便于三维形貌扫描仪在校形过程中对支架结构数据的采集，并反馈给数据存储系统，便于评价激光喷丸校形效果，实现航空发动机支架激光喷丸校形形状精度的在线控制。
在不脱离本发明精神或必要特性的情况下，可以其它特定形式来体现本发明。应将所述具体实施例各方面仅视为解说性而非限制性。因此，本发明的范畴如随附申请专利范围所示而非如前述说明所示。所有落在申请专利范围的等效意义及范围内的变更应视为落在申请专利范围的范畴内。

Claims (6)

1.一种航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法，该方法包括以下步骤：
(1)焊接支架外形检测，通过三维形貌测量系统测量焊接区域及节点附近的变形量及残余应力；
(2)所测数据输入大数据平台，与已有的设计结构方案进行对比，对不同结构形式的焊接节点进行划分，并分析各自的变形类型；
(3)根据划分的不同类型，计算变形节点区域支架管单元的形状精度误差，确定所需的校形量，规划变形区域校形的先后顺序，确定最佳校形方案；
(4)根据所述的最佳校形方案对航空支架变形节点进行校形，并通过三维形貌测量仪对校形后的节点进行形状检测，数据输入大数据平台；
(5)通过大数据平台对校形效果进行评估，确定是否需二次校形，如需，则重复步骤(1)～(3)，逐步逼近，直至达到设计所需的形状精度，实现航空发动机支架的在线校形形状精度控制。
2.如权利要求1所述的一种航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法，其特征在于，该方法所用专用装置包括1)工控机系统、2)大数据平台、3)激光发生器、4)光路调控装置、5)激光冲击系统、6)流水控制系统、7)工件、8)支架校形专用夹具、9)多轴联动控制台、10)运动控制系统、11)三维形貌检测系统。
3.如权利要求2所述的一种航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法，其特征在于，所述大数据平台由数据采集存储模块、分布式计算架构和云计算模块组成。
4.如权利要求1所述的一种航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法，其特征在于，所述方法步骤(2)、(3)，具体为：在确定了航空支架焊接节点变形量后，与大数据平台中存储模块中已有的变形量进行比对，根据存储模块中已有的变形量与激光喷丸校形参数对应关系，确定最佳校形方案。
5.如权利要求4所述的一种航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法，其特征在于，所述的变形量与激光喷丸校形参数对应关系是通过实验采集获得的。
6.如权利要求1～5任一项所述的一种航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法，其特征在于，所述方法能够校正航空发动机支架在焊接过程中的弯曲变形、扭转变形及弯扭复合变形。
CN201610727488.7A 2016-08-25 2016-08-25 航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法与装置 Active CN106312299B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610727488.7A CN106312299B (zh) 2016-08-25 2016-08-25 航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法与装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610727488.7A CN106312299B (zh) 2016-08-25 2016-08-25 航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法与装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106312299A true CN106312299A (zh) 2017-01-11
CN106312299B CN106312299B (zh) 2018-07-27

Family

ID=57791501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610727488.7A Active CN106312299B (zh) 2016-08-25 2016-08-25 航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法与装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106312299B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106826393A (zh) * 2017-03-15 2017-06-13 广东工业大学 一种整体壁板铣削变形控制方法
CN106957951A (zh) * 2017-04-06 2017-07-18 广东工业大学 激光喷丸机翼整体壁板外形控制方法
CN107322159A (zh) * 2017-06-12 2017-11-07 广东工业大学 金属双激光束冲击锻打低应力焊接装置与方法
CN109022756A (zh) * 2018-08-14 2018-12-18 广东工业大学 一种提高弱刚度零件激光冲击精度和效率的方法
CN110895634A (zh) * 2018-09-11 2020-03-20 南京航空航天大学 一种面向精确变形控制的2.5mm厚度铝锂合金T型接头焊接结构集成模拟方法
CN111597742A (zh) * 2020-04-17 2020-08-28 扬州大学 一种基于焊接构件联动效应的农机结构残余变形预测方法
CN113732116A (zh) * 2021-07-30 2021-12-03 江西昌河航空工业有限公司 一种直升机发动机支架焊接件热校形工艺方法
CN115255037A (zh) * 2022-08-05 2022-11-01 沈阳大陆激光工程技术有限公司 一种用于高碳高硬度细长轴类件激光校形方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101249588A (zh) * 2008-03-14 2008-08-27 江苏大学 一种基于激光冲击波效应的板材双面精密成形方法及装置
CN101518852A (zh) * 2009-03-13 2009-09-02 江苏大学 一种基于激光冲击多点复合成形的方法和装置
US20120138586A1 (en) * 2010-09-25 2012-06-07 Queen's University At Kingston Methods and systems for coherent imaging and feedback control for modification of materials
CN103143593A (zh) * 2011-12-07 2013-06-12 江苏大学 一种激光冲击波金属板料校形方法及装置
CN103752651A (zh) * 2014-01-09 2014-04-30 上海飞机制造有限公司 焊接整体壁板激光冲击校形方法
JP2015093284A (ja) * 2013-11-08 2015-05-18 アイシン精機株式会社 レーザピーニング方法及びレーザピーニング装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101249588A (zh) * 2008-03-14 2008-08-27 江苏大学 一种基于激光冲击波效应的板材双面精密成形方法及装置
CN101518852A (zh) * 2009-03-13 2009-09-02 江苏大学 一种基于激光冲击多点复合成形的方法和装置
US20120138586A1 (en) * 2010-09-25 2012-06-07 Queen's University At Kingston Methods and systems for coherent imaging and feedback control for modification of materials
CN103143593A (zh) * 2011-12-07 2013-06-12 江苏大学 一种激光冲击波金属板料校形方法及装置
JP2015093284A (ja) * 2013-11-08 2015-05-18 アイシン精機株式会社 レーザピーニング方法及びレーザピーニング装置
CN103752651A (zh) * 2014-01-09 2014-04-30 上海飞机制造有限公司 焊接整体壁板激光冲击校形方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106826393A (zh) * 2017-03-15 2017-06-13 广东工业大学 一种整体壁板铣削变形控制方法
CN106826393B (zh) * 2017-03-15 2018-12-21 广东工业大学 一种整体壁板铣削变形控制方法
CN106957951A (zh) * 2017-04-06 2017-07-18 广东工业大学 激光喷丸机翼整体壁板外形控制方法
CN106957951B (zh) * 2017-04-06 2018-11-09 广东工业大学 激光喷丸机翼整体壁板外形控制方法
CN107322159A (zh) * 2017-06-12 2017-11-07 广东工业大学 金属双激光束冲击锻打低应力焊接装置与方法
CN109022756A (zh) * 2018-08-14 2018-12-18 广东工业大学 一种提高弱刚度零件激光冲击精度和效率的方法
CN110895634A (zh) * 2018-09-11 2020-03-20 南京航空航天大学 一种面向精确变形控制的2.5mm厚度铝锂合金T型接头焊接结构集成模拟方法
CN110895634B (zh) * 2018-09-11 2023-09-15 南京航空航天大学 一种面向精确变形控制的2.5mm厚度铝锂合金T型接头焊接结构集成模拟方法
CN111597742A (zh) * 2020-04-17 2020-08-28 扬州大学 一种基于焊接构件联动效应的农机结构残余变形预测方法
CN111597742B (zh) * 2020-04-17 2023-05-23 扬州大学 一种基于焊接构件联动效应的农机结构残余变形预测方法
CN113732116A (zh) * 2021-07-30 2021-12-03 江西昌河航空工业有限公司 一种直升机发动机支架焊接件热校形工艺方法
CN115255037A (zh) * 2022-08-05 2022-11-01 沈阳大陆激光工程技术有限公司 一种用于高碳高硬度细长轴类件激光校形方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106312299B (zh) 2018-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106312299B (zh) 航空发动机支架激光喷丸校形形状精度在线控制的方法与装置
WO2018082346A1 (zh) 一种变形叶片的激光喷丸校形方法及装置
CN107315391B (zh) 一种数控机床在线检测的预行程误差补偿方法
CN106041344B (zh) 一种用于航空发动机支架的激光喷丸校形质量控制方法
Wu et al. Prediction and compensation of geometric error for translational axes in multi-axis machine tools
CN106216843A (zh) 一种基于大数据平台的自适应激光喷丸校形装置及方法
CN106216842A (zh) 焊接金属板料激光喷丸校形尺寸精度在线控制的方法与装置
CN108274187A (zh) 一种复杂曲面零件缺陷修复系统及修复方法
Zhao-hui et al. Survey on flexible shipbuilding technologies for curved ship-blocks
CN112404883B (zh) 一种实时精准液态微型锻造增材再制造方法及装置
Chen et al. A framework of measurement assisted assembly for wing-fuselage alignment based on key measurement characteristics
CN105081888B (zh) 一种二维振动辅助激光扫描在位检测系统及其检测方法
Li et al. Principle and simulation of fixture configuration design for sheet metal assembly with laser welding, part 1: finite-element modelling and a prediction and correction method
CN110154043A (zh) 基于加工结果进行学习控制的机器人系统及其控制方法
Selak et al. Evaluation of localization systems for CNC machining of large FRPC parts
CN110586695B (zh) 一种发动机分叉尾喷管焊缝激光冲击强化和校形的方法及装置
Zhang et al. An adaptive approach to error compensation by on-machine measurement for precision machining of thin-walled blade
Li et al. Fixture configuration design for sheet metal assembly with laser welding: a case study
CN115488887B (zh) 一种基于焊接变形预测的轨迹规划的方法、装置及设备
Vaníček et al. Low-pressure turbine blade leading edge protection using robotic laser cladding technology
Woody et al. A technique for enhancing machine tool accuracy by transferring the metrology reference from the machine tool to the workpiece
Song et al. Welding motion synchronization of tank with variable curvature section based on discrete planning method of welding torch posture
JP2022115799A5 (zh)
Lin et al. Dimension inspection of spatial cams by CNC coordinate measuring machines
Qi et al. Trace generation of friction stir welding robot for space weld joint on large thin-walled parts

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant