CN109470196A - 一种基于模型的航空发动机叶片型面数据评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于模型的航空发动机叶片型面数据评价方法，步骤为：被评价的叶片型面轮廓度为线轮廓度，评价前将线轮廓度与理论型线进行拟合；对现有叶片型面设计模型进行增厚，通过叶片的曲线组生成新的叶片型面作为轮廓度评价的理论模型；在保证叶片型面公差带位置不变的情况下，对公差带的上、下限值进行更改，改变原有公差+0.05mm～‑0.01mm，设置新公差为+0.03mm～‑0.03mm，使轮廓公差带为对称公差带；使用增厚的理论模型的理论数据作为轮廓度评价叶片型面轮廓度的理论型线。本发明反映零件真实情况及测量再现性好，推动了发动机检测技术能力向数字化设计、制造、检测一体化发展，提升关键检测技术与检测效率。

Description

一种基于模型的航空发动机叶片型面数据评价方法

技术领域

本发明涉及一种航空发动机叶片数据评价技术，具体为一种基于模型的航空发动机叶片型面数据评价方法。

背景技术

航空发动机叶片几何形状上具有非规则曲面特征，曲面沿气流方向为封闭曲线，在叶片型面几何尺寸验收中，沿叶片坐标系方向选取4～5个截面(如图1所示)进行叶片参数评价。

设计要求型面轮廓度、位置度、弦角、弦长等参数依据设计模型进行评价。从设计模型及公差带分配情况来看，叶片轮廓度公差带为-0.01～+0.05，叶型允许增厚为0.05mm，减薄仅为0.01mm(如图2所示),无论从加工或测量角度0.01mm的偏差量，对加工和测量设备精度要求较高，无形中增加了测量成本。叶片弦长公差±0.3mm，前、后缘公差为-0.01～+0.05，如整体拟合满足前、后缘轮廓度，就必须将弦长公差也要控制-0.01～+0.05的范围内，加严了弦长设计要求，增加制造难度。

航空发动机叶片检测过程中型面测量数据评价方法不合理、不规范，而导致测量结果不能反映零件真实情况及测量再现性较差。

发明内容

针对现有技术中航空发动机叶片检测过程中型面测量数据评价方法不合理、不规范，而导致测量结果不能反映零件真实情况及测量再现性较差等不足，本发明要解决的问题是提供一种可反映零件真实情况及测量再现性好的基于模型的航空发动机叶片型面数据评价方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种基于模型的航空发动机叶片型面数据评价方法，包括以下步骤：

1)被评价的叶片型面轮廓度为线轮廓度，评价前将线轮廓度与理论型线进行拟合；

2)对现有叶片型面设计模型进行增厚，通过叶片的曲线组生成新的叶片型面作为轮廓度评价的理论模型；

3)在保证叶片型面公差带位置不变的情况下，对公差带的上、下限值进行更改，改变原有公差+0.05mm～-0.01mm，设置新公差为+0.03mm～-0.03mm，使轮廓公差带为对称公差带；

4)使用增厚的理论模型的理论数据作为轮廓度评价叶片型面轮廓度的理论型线。

步骤1)中，将线轮廓度与理论型线进行拟合为：

101)根据模型与图纸指定公差带绘制叶片型面公差带图，按型面上、下公差带反求理论型线，进一步得到拟合中线；

102)在拟合中线上取数据点，盆、背轮廓点间距不大于0.05mm,前、后缘曲率变化较大位置点间距不大于0.01mm；

103)将拟合中线的数据点做成*.nom理论文件，在*.nom理论文件中设置前、后缘点位置，距前、后缘点3mm为前缘区域；

104)编制*.tol公差文件，将前、后缘点公差设置为±0.005mm，其余位置公差分配为±0.03mm，盆、背公差进行均匀分配；

105)编制*.flv算法文件，将前缘、后缘、盆区域、背区域分别选择算法，其中前缘、后缘轮廓公差分配方式与拟合算法独立进行，其它参数评价进行叶片型线的整体拟合。

还包括步骤106)，将通过坐标测量设备得到的叶片截面测量数据进行拟合计算后评价各项参数。

步骤106)中，拟合计算时采用分段对点的前后缘轮廓度拟合算法，其中拟合算法采用最小二乘。

步骤101)中拟合中线通过以下方法得到：

101)按设计理论点绘制理论型线；

102)通过理论型线绘制上、下两公差型线；

103)根据上、下两公差型线进行拟合运算得到拟合中线。

步骤3)中，对公差带的上、下限值进行更改为：改变原有公差+0.05mm～-0.01mm，设置新公差为+0.03mm～-0.03mm。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明在各类坐标测量设备基础上根据实测截面数据开发了基于模型的叶片型面评价方法，该方法是以修正后的理论型线和对点算法拟合后进行参数评价，采用基于模型的测量方式，可反映零件真实情况及测量再现性好，同时也推动了发动机检测技术能力向数字化设计、制造、检测一体化等流程发展，提升关键检测技术与检测效率。

2.采用本发明方法，按照年检测同类零件50件各种规格的同类零件自动评价参数功能计算，每件节约人员干预计算时间折算费用近500元，年创造效益近25000元，更重要的是通过此种方法解决了参数评价不符合零件实际使用及装配状态的问题，对发动机运行质量稳定发挥了重要作用，提高了产品质量和检测效率。

附图说明

图1为本发明涉及的叶片截面示意图；

图2为本发明涉及的叶片型面公差示意图；

图3为本发明方法涉及的拟合型线示意图；

图4为本发明方法涉及的对点拟合示意图。

其中，1为前缘实测中线，2为前缘理论中线，3为理论中线前缘点与实测截面线前缘点对齐。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。

本发明一种基于模型的航空发动机叶片型面数据评价方法，包括以下步骤：

1)被评价的叶片型面轮廓度为无基准的线轮廓度，评价前将线轮廓度与理论型线进行拟合；

2)对现有叶片型面设计模型进行增厚，通过叶片的曲线组生成新的叶片型面作为轮廓度评价的理论模型；

3)在保证叶片型面公差带位置不变的情况下，对公差带的上、下限值进行更改，改变原有公差+0.05mm～-0.01mm，设置新公差为+0.03mm～-0.03mm，使轮廓公差带为对称公差带；

4)使用增厚的理论模型的理论数据作为轮廓度评价叶片型面轮廓度的理论型线。

本方法通过在原设计模型绘制上、下公差轮廓线，将上下公差轮廓线反推理论轮廓中线，并将公差带大小重新分配，使轮廓度公差带近乎对称，保证设计公差带位置与形状不变，消除模型带来的评价结果偏离的问题。

步骤1)中，由于被评价的轮廓度为无基准的线轮廓度，评价轮廓度时与基准无关，所以评价前需要与理论型线进行拟合，具体为：

101)根据模型与图纸指定公差带绘制叶片型面公差带图，按型面上、下公差带反求理论型线，具体为：①按设计理论点绘制理论型线；②通过理论型线绘制上、下两公差型线；③根据上、下两公差型线计算拟合中线；

102)在拟合中线上取点，盆、背轮廓点间距不大于0.05mm,前、后缘曲率变化较大位置点间距不大于0.01mm；

103)将拟合中线的数据点做成*.nom理论文件，在*.nom文件中设置前、后缘点位置，距前、后缘点3mm为前缘区域；

104)编制*.tol公差文件，将前、后缘点公差设置为±0.005mm，其余位置公差分配为±0.03mm，盆、背公差进行均匀分配；

105)编制*.flv算法文件，将前、后缘、盆、背区域分别选择算法，其中前、后缘轮廓公差分配方式与拟合算法独立进行，其它参数评价需要进行叶片型线的整体拟合；

106)将坐标测量机或其它坐标类测量设备的截面测量数据，通过拟合计算后评价各项参数。

步骤2)中，对现有叶片设计模型进行增厚，依托UG软件，针对设计给出的叶片轮廓各截面数据线进行法向向外偏置0.02mm，通过曲线组生成新的叶片模型作为轮廓度评价的理论模型。

步骤3)中，由于叶片设计模型的偏置加厚，在保证公差带位置不便的情况下，对公差带的上下限值进行更改，改变原有公差+0.05mm～-0.01mm，设置新公差为+0.03mm～-0.03mm，使轮廓公差带为对称公差带。

步骤4)中，使用加厚模型的理论数据作为轮廓度评价理论型线，在拟合时采用分段对点的前、后缘轮廓度拟合方法，其中拟合算法采用最小二乘。

根据理论型线和公差带轮廓线计算拟合型线示意图如图3所示，首先，按设计给定的理论型线绘制公差的增厚型线和减薄型线，其次，依据公差内外型线计算理论拟合中线，保证公差均匀分布在理论中线两侧，最后，将理论中线作为拟合理论型线并将型线以数据点形式输出。

前缘轮廓、后缘轮廓对点拟合评价示意图如图4所示，首先，将理论中线前缘点与实测截面线前缘点对齐，然后，前缘理论中线与被测前缘型线拟合，拟合后限制了实测前缘型线位置，在位置固定后评价前缘轮廓度参数。

Claims (6)

1.一种基于模型的航空发动机叶片型面数据评价方法，其特征在于包括以下步骤：

1)被评价的叶片型面轮廓度为线轮廓度，评价前将线轮廓度与理论型线进行拟合；

2)对现有叶片型面设计模型进行增厚，通过叶片的曲线组生成新的叶片型面作为轮廓度评价的理论模型；

3)在保证叶片型面公差带位置不变的情况下，对公差带的上、下限值进行更改，改变原有公差+0.05mm～-0.01mm，设置新公差为+0.03mm～-0.03mm，使轮廓公差带为对称公差带；

4)使用增厚的理论模型的理论数据作为轮廓度评价叶片型面轮廓度的理论型线。

2.根据权利要求1所述的基于模型的航空发动机叶片型面数据评价方法，其特征在于步骤1)中，将线轮廓度与理论型线进行拟合为：

101)根据模型与图纸指定公差带绘制叶片型面公差带图，按型面上、下公差带反求理论型线，进一步得到拟合中线；

102)在拟合中线上取数据点，盆、背轮廓点间距不大于0.05mm,前、后缘曲率变化较大位置点间距不大于0.01mm；

103)将拟合中线的数据点做成*.nom理论文件，在*.nom理论文件中设置前、后缘点位置，距前、后缘点3mm为前缘区域；

104)编制*.tol公差文件，将前、后缘点公差设置为±0.005mm，其余位置公差分配为±0.03mm，盆、背公差进行均匀分配；

105)编制*.flv算法文件，将前缘、后缘、盆区域、背区域分别选择算法，其中前缘、后缘轮廓公差分配方式与拟合算法独立进行，其它参数评价进行叶片型线的整体拟合。

3.根据权利要求2所述的基于模型的航空发动机叶片型面数据评价方法，其特征在于：还包括步骤106)，将通过坐标测量设备得到的叶片截面测量数据进行拟合计算后评价各项参数。

4.根据权利要求3所述的基于模型的航空发动机叶片型面数据评价方法，其特征在于：步骤106)中，拟合计算时采用分段对点的前后缘轮廓度拟合算法，其中拟合算法采用最小二乘。

5.根据权利要求2所述的基于模型的航空发动机叶片型面数据评价方法，其特征在于步骤101)中拟合中线通过以下方法得到：

101)按设计理论点绘制理论型线；

102)通过理论型线绘制上、下两公差型线；

103)根据上、下两公差型线进行拟合运算得到拟合中线。

6.根据权利要求1所述的基于模型的航空发动机叶片型面数据评价方法，其特征在于步骤3)中，对公差带的上、下限值进行更改为：改变原有公差+0.05mm～-0.01mm，设置新公差为+0.03mm～-0.03mm。