CN113177281B - 一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法和系统，其包括：1)建立案例叶片工装数据库；2)从构建的案例叶片工装数据库中找到与目标叶片相似的案例叶片；3)基于相似案例叶片所对应的最优化工装夹具模型确定目标叶片夹具中机械结构的三维模型；4)对相似案例叶片和目标叶片进行空间投影，得到目标叶片和相似案例叶片的二维平面图信息，并在二维平面内对目标叶片和相似案例叶片的网格进行仿射变换和逆变换，得到目标叶片三维定位点和夹紧点布局；5)基于目标叶片夹具中机械结构的三维模型以及目标叶片三维定位点和夹紧点布局，得到目标叶片夹具的最终三维模型。本发明可以广泛应用于航空发动机制造领域。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机叶片加工制造技术领域，具体涉及一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法和系统。
背景技术
近净成形叶片(包括无余量精锻叶片、无余量精铸叶片等)已成为未来航空发动机叶片技术的重要发展趋势，该技术可使叶片叶身精锻成形，但叶片的进排气边、叶尖和榫头需进行二次加工。
在进行叶片榫头二次加工时，目前采用自适应加工工艺结合柔性工装夹具的方案，其中柔性工装采用柔性元件和叶片叶身接触，用来保护叶片不被装夹损坏，自适应加工工艺用来补偿因为柔性工装引起的叶片位置变动。然而，在叶片自适应加工工艺中，既有由装夹引起的叶片整体变形，也有因为不当的装夹力和切削力引起的局部变形，整体变形可以通过自适应加工工艺来补偿，但是叶片的局部变形将直接与叶片装夹方案和布局相关。同时，夹具的布局优化和设计直接关系到系统的刚度，因此在叶片自适应加工工艺系统中夹具的布局优化直接关系到工艺系统的刚度，影响叶片的加工效率、加工精度和加工表面质量。
然而，在叶片的加工中，由于叶片种类多，数量多，导致夹具的需求大，针对每一种类型的叶片设计并分析相应的夹具将是一件很艰巨的工作。现有技术无法实现面向自适应加工工艺体系的夹具设计与布局优化的计算机辅助快速设计体系与方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法和系统，可以有效降低航空发动机近净成形叶片夹具的设计成本，缩短设计周期，提高夹具设计和生产的效率。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
本发明的第一个方面，是提供一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法，其包括以下步骤：
1)建立案例叶片工装数据库；
2)采用相似性匹配方法，从构建的案例叶片工装数据库中找到与目标叶片相似的案例叶片；
3)基于相似案例叶片所对应的最优化工装夹具模型确定目标叶片夹具中机械结构的三维模型；
4)对相似案例叶片和目标叶片进行空间投影，得到目标叶片和相似案例叶片的二维平面图信息，并在二维平面内对目标叶片和相似案例叶片的网格进行仿射变换和逆变换，得到目标叶片三维定位点和夹紧点的布局；
5)基于步骤3)得到的目标叶片夹具中机械结构的三维模型以及步骤4)得到的目标叶片三维的定位点和夹紧点布局，得到初始的目标叶片夹具的三维模型，对该三维模型进行微调整后，并对调整后的目标叶片夹具的三维模型进行仿真分析，仿真分析合格后制造出工程样机进行试验验证，如若满足加工工艺需求，则确定为目标叶片夹具的最终三维模型，用于工业生产中。
进一步，所述步骤1)中，案例叶片工装数据库的构建方法，包括以下步骤：
1.1)在CAD软件中导入待加工航空发动机近净成形案例叶片的三维扫描模型；
1.2)根据企业生产经验，将对应步骤1.1)中案例叶片结构的最优化工装夹具模型导入对应案例叶片的三维扫描模型中；
1.3)将步骤1.1)中的案例叶片的三维扫描模型和步骤1.2)中的最优化工装夹具模型进行数字化排序、分类整理与编号，得到案例叶片工装数据库。
进一步，所述步骤2)中，从构建的案例叶片工装数据库中找到与目标叶片相似的案例叶片的方法，包括以下步骤：
2.1)获取待设计工装夹具的目标叶片的三维扫描模型和工艺特性；
2.2)将获取的目标叶片的三维扫描模型和工艺特性与步骤1)中建立的案例叶片工装数据库中各案例叶片的三维扫描模型和工艺特性进行对比，并根据相似性算法找到目标叶片对应的相似案例叶片的三维扫描模型、工艺特性及其最优化工装夹具模型信息。
进一步，所述步骤4)中，得到目标叶片三维夹具的布局点的方法，包括以下步骤：
4.1)构建投影矢量，将目标叶片和相似案例叶片的三维扫描模型由三维空间转换为二维空间，得到目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图信息；
4.2)二维平面内，对目标叶片和相似案例叶片的网格进行仿射变换，得到二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的夹具布局；
4.3)基于步骤4.1)构建的投影矢量进行逆变换，获得二维平面内目标叶片的夹具布局在目标叶片三维模型中的位置，作为目标叶片三维夹具的布局点。
进一步，所述步骤4.1)中，得到目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图信息的方法，包括以下步骤：
4.1.1)根据目标叶片的三维尺寸，构建投影矢量；
4.1.2)依照相同的投影关系，按照相同的投影矢量将目标叶片和相似案例叶片的三维扫描模型投影到同一个圆柱面上；
4.1.3)将步骤4.1.2)中得到的包含目标叶片和相似案例叶片几何尺寸的圆柱面沿着圆周面展开，得到包含目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图信息。
进一步，所述步骤4.2)中，得到二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的夹具布局的方法，包括以下步骤：
4.2.1)将得到的包含目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图进行网格化；
4.2.2)选择目标叶片和相似案例叶片边缘轮廓线为控制线，在控制线上按照等距离方法在目标叶片和相似案例叶片上各选取预设点数作为控制点；
4.2.3)应用二维面网格仿射变形方法，以目标叶片的边缘轮廓和相似案例叶片的边缘轮廓为约束点，把目标叶片面变换为与相似案例叶片相对应的面；
4.2.4)将二维平面内相似案例叶片的夹具定位点和夹紧点布局转换为目标叶片的定位点和夹紧点，执行步骤4.2.3)的逆变换，将与相似案例叶片相对应的面以及面上的定位点和夹紧点一起进行逆变换为目标叶片面以及目标叶片面上的定位点和夹紧点，获得二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的定位点和夹紧点布局。
本发明的第二个方面，是提供一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计系统，其包括：
数据库构建模块，用于建立案例叶片工装数据库；
相似案例叶片确定模块，用于采用相似性匹配方法，从构建的案例叶片工装数据库中找到与目标叶片相似的案例叶片；
机械结构三维模型确定模块，用于基于相似案例叶片所对应的最优化工装夹具模型确定目标叶片夹具中机械结构的三维模型；
三维布局点确定模块，用于对相似案例叶片和目标叶片进行空间投影，得到目标叶片和相似案例叶片的二维平面图信息，并在二维平面内对目标叶片和相似案例叶片的网格进行仿射变换和逆变换，得到目标叶片三维夹具的定位点和夹紧点的布局；
夹具模型确定模块，用于根据目标叶片夹具中机械结构的三维模型以及目标叶片三维夹具的布局点，得到初始的目标叶片夹具的三维模型，对该三维模型进行微调整后，并对调整后的目标叶片夹具的三维模型进行仿真分析，仿真分析合格后制造出工程样机进行试验验证，如若满足加工工艺需求，则确定为目标叶片夹具的最终三维模型。
进一步，所述三维布局点确定模块包括：
空间投影模块，用于构建投影矢量，将目标叶片和相似案例叶片的三维扫描模型由三维空间转换为二维空间，得到目标叶片和案例叶片的统一的二维平面图信息；
仿射变换模块，用于对目标叶片和相似案例叶片的网格进行仿射变换，得到二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的夹具定位点和夹紧点的布局；
逆变换模块，用于基于构建的投影矢量进行逆变换，获得二维平面内目标叶片的夹具布局在目标叶片三维模型中的位置，作为目标叶片三维定位点和夹紧点的布局。
进一步，所述空间投影模块包括：
投影矢量构建模块，用于根据目标叶片的三维尺寸，构建投影矢量；
投影模块，用于依照相同的投影关系，按照相同的投影矢量将目标叶片和相似案例叶片的三维扫描模型投影到同一个圆柱面上；
投影展开模块，用于将得到的包含目标叶片和相似案例叶片几何尺寸的圆柱面沿着圆周面展开，得到包含目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图信息。
进一步，所述仿射变换模块包括：
网格化模块，用于将得到的包含目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图进行网格化；
控制点选择模块，用于选择目标叶片和相似案例叶片边缘轮廓线为控制线，在控制线上按照等距离方法在目标叶片和相似案例叶片上各选取预设点数作为控制点；
仿射变换算法执行模块，用于以目标叶片的边缘轮廓和相似案例叶片的边缘轮廓为约束点，把目标叶片面变形为与相似案例叶片相对应的面；
二维夹具布局确定模块，用于将二维平面内相似案例叶片的夹具定位布局点转换为目标叶片的定位点，获得二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的定位点和夹紧点布局。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明能够实现针对新叶片的工装设计任务，通过算法将其与已有近似叶片的工装案例进行匹配，基于叶片网格仿射变换方法实现案例叶片和目标叶片之间几何映射关系，基于两者之间的几何关系实现目标叶片对相似案例叶片工装信息的继承，通过最终夹具布局微调整和夹具详细设计获得最终夹具。为航空发动机近净成形叶片榫头加工提供一种高效、准确、低成本的技术。
附图说明
图1是本发明实施例提供的用户航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法流程图；
图2是某航空发动压气机三级定子叶片工装示意图；
图3是本发明实施例中叶片投影过程；
图4是本发明实施例中叶片二维平面仿射变换过程。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明提供的一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法，通过叶片投影变换、叶片二维网格仿射变换、投影逆变换实现计算机程序化、可自动化执行的航空发动机近净成形叶片夹具设计与分析。根据用户建立的包含叶片工装信息的叶片工装信息库和输入的目标叶片的几何模型，针对某航空发动机压气机三级静子叶片工装设计实例，具体包括以下步骤：
1)建立案例叶片工装数据库。
具体地，包括以下步骤：
1.1)在CAD软件中导入待加工航空发动机近净成形案例叶片的三维扫描模型；
1.2)根据企业生产经验，将对应步骤1.1)中案例叶片结构的现有经验下最优化工装夹具模型导入对应案例叶片的三维扫描模型中；
1.3)将步骤1.1)中的案例叶片的三维扫描模型和步骤1.2)中的最优化工装夹具模型分类，并进行数字化排序、分类整理与编号。其中，进行叶片模型分类、数字化排序分类整理与编号的方法是本领域技术人员公知技术，本发明在此不再赘述。
2)采用相似性匹配方法，从预先构建的案例叶片工装数据库中找到与目标叶片相似的案例叶片。
具体地，包括以下步骤：
2.1)获取待设计工装夹具的目标叶片的三维扫描模型和工艺特性，该工艺特性包括包括叶片加工部位、加工方法以及加工工艺参数等；
2.2)将获取的目标叶片的三维扫描模型和工艺特性与步骤1)中建立的案例叶片工装数据库中各案例叶片的三维扫描模型和工艺特性进行对比，并根据相似性算法找到目标叶片对应的具有相似性的案例叶片的三维扫描模型、工艺特性及其最优化工装夹具模型信息。
3)基于步骤2)中确定的与目标叶片相似的案例叶片所对应的最优化工装夹具模型确定目标叶片夹具中机械结构的三维模型。
根据相似性匹配结果，将案例叶片对应的最优化工装夹具模型中的夹具底座、夹具夹紧机构、定位机构等机械结构直接继承，并根据目标叶片和案例叶片的几何尺寸差异对继承的机械结构进行几何尺寸缩放，得到目标叶片夹具中机械机构的三维模型。
4)对步骤2)中的案例叶片和目标叶片进行空间投影，得到目标叶片和案例叶片的二维平面图信息，并在二维平面内对目标叶片和案例叶片的网格进行仿射变换和逆变换，得到目标叶片三维夹具定位点和夹紧点的布局。
具体的，包括以下步骤：
4.1)空间投影：构建投影矢量，将目标叶片(不包含夹具布局信息)和案例叶片(包含夹具布局信息)的三维扫描模型由三维空间转换为二维空间，得到目标叶片和案例叶片的统一的二维平面图信息。
具体地，包括以下步骤：
4.1.1)根据目标叶片的三维尺寸，构建投影矢量；
4.1.2)依照相同的投影关系，按照相同的投影矢量将目标叶片和案例叶片的三维扫描模型投影到同一个圆柱面上；
4.1.3)将步骤4.1.2)中得到的包含目标叶片和案例叶片几何尺寸的圆柱面沿着圆周面展开，得到包含目标叶片和案例叶片的统一的二维平面图信息。
4.2)仿射变换：二维平面内，对目标叶片和案例叶片的网格进行仿射变换，得到二维平面内基于案例叶片的目标叶片的定位点和夹紧点布局。
具体地，包括以下步骤：
4.2.1)将得到的包含目标叶片和案例叶片的统一的二维平面图进行网格化；
4.2.2)选择目标叶片和案例叶片边缘轮廓线为控制线，在控制线上按照等距离方法在目标叶片和案例叶片上各选取400点(点数可以根据实际需要进行调整)作为控制点；
4.2.3)应用二维面网格仿射变形方法，以目标叶片(Sb2)的边缘轮廓和案例叶片(Db2)的边缘轮廓为约束点，把目标叶片(Sb2)面变换为与案例叶片(Db2)相对应的面(Sb2-D)；
4.2.4)将二维平面内案例叶片的夹具定位点和夹紧点布局P[P1,P2,P3,P4]转换为目标叶片的定位点和夹紧点Q[Q1,Q2,Q3,Q4]，执行步骤4.2.3)的逆变换，将与相似案例叶片相对应的面以及面上的定位点和夹紧点一起进行逆变换为目标叶片面以及目标叶片面上的定位点和夹紧点，获得二维平面内基于案例叶片的目标叶片的定位点和夹紧点布局。
4.3)逆变换：基于步骤4.1)构建的投影矢量进行逆变换，获得二维平面内目标叶片的夹具布局在目标叶片三维模型中的位置，作为目标叶片三维的定位点和夹紧点布局。
5)基于步骤3)得到的目标叶片夹具中机械结构的三维模型以及步骤4)得到的目标叶片三维的定位点和夹紧点布局，得到初始的目标叶片夹具的三维模型，对该三维模型进行微调整和详细设计，并对得到的完整的目标叶片夹具的三维模型进行仿真分析，仿真分析和合格后制造出工程样机进行试验验证，如若满足加工工艺需求，则确定为目标叶片夹具的最终三维模型，用于工业生产中。
实施例1
参照图1，本实施例中体现为一个基于MATLAB语言开发的功能模块，其主要功能描述如下：本发明能够实现针对新叶片的工装设计任务，通过算法将其与已有近似叶片的工装案例进行匹配，基于叶片网格仿射变换方法实现案例叶片和目标叶片之间几何映射关系，基于两者之间的几何关系实现案例叶片工装信息的继承，最后形成目标叶片的夹具布局信息与夹具结构特性。具体的，包括以下步骤：
1)参照图2，建立案例叶片工装数据库。
1.1)在CAD软件中导入航空发动机近净成形叶片的扫描模型；
1.2)根据企业生产经验，将现有经验下最优化工装信息导入对应叶片模型中；
1.3)将以上叶片模型和夹具模型分类，将叶片底座、夹紧机构、定位机构等分类编号，这些机构可以在根据目标叶片空间调整情况下直接继承。将于叶片接触部分的定位布局点特殊标记，用于后续的布局优化。
2)相似性匹配目标叶片与案例叶片
2.1)导入要设计夹具的目标叶片，提取目标叶片的三维模型；
2.2)根据目标叶片三维模型和工艺特性与步骤一中建立的夹具数据库中案例叶片三维模型和工艺特征对比，根据相似性算法找到目标叶片对应的具有相似性的案例叶片三维模型、夹具信息与工艺特性；
3)参照图3，将目标叶片与案例叶片由三维空间转换为二维空间
3.1)根据叶片三维尺寸，构建投影矢量；
3.2)依照相同的投影关系，按照相同的投影矢量将案例叶片和目标叶片的三维扫描模型投影到同一个圆柱面上，其中圆柱的面积要大于叶片的轮廓面，并记录投影矢量；
3.3)将步骤3.2)中得到的包含目标叶片和案例叶片几何尺寸的圆柱面沿着圆周面展开，转换为二维模型。基于此等得到包含目标叶片和案例叶片信息的统一的二维图信息，其中案例叶片包含有叶片的夹具布局信息，案例叶片二维图中只包含叶片特征信息。
4)参考图4，在二维平面内，目标叶片和案例叶片的网格仿射变换。
4.1)将得到的二维平面内目标叶片和案例叶片网格化；
4.2)选择目标叶片和案例叶片边缘轮廓线为控制线，在边缘轮廓线按照等距离方法在目标叶片和案例叶片各选取400点作为控制点；
4.3)应用二维面网格仿射变形方法，以目标叶片(Sb2)轮廓和案例叶片(Db2)轮廓为约束点把目标叶片面(Sb2)变形为与案例叶片(Db2)相对应的面Sb2-D；
4.4)基于步骤4.3)，将案例叶片二维平面内的夹具定位布局点P[P1,P2,P3,P4]转换为目标叶片二维平面内的定位点Q[Q1,Q2,Q3,Q4]，获得基于案例叶片的二维平面内夹具布局。
5)步骤3)的逆变换，基于步骤3)的投影矢量，逆变换，获得二维平面内目标叶片夹具布局在目标叶片三维模型中的位置，确定为最终的夹具布局。
6)叶片夹具布局微调整，夹具体结构详细设计，试验验证，如若满足加工工艺需求，则确定为最终的夹具布局，用于工业生产中。
实施例二
本实施例提供一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计系统，其包括：数据库构建模块，用于建立案例叶片工装数据库；相似案例叶片确定模块，用于采用相似性匹配方法，从构建的案例叶片工装数据库中找到与目标叶片相似的案例叶片；机械结构三维模型确定模块，用于基于相似案例叶片所对应的最优化工装夹具模型确定目标叶片夹具中机械结构的三维模型；三维布局点确定模块，用于对相似案例叶片和目标叶片进行空间投影，得到目标叶片和相似案例叶片的二维平面图信息，并在二维平面内对目标叶片和相似案例叶片的网格进行仿射变换和逆变换，得到目标叶片三维的定位点和夹紧点的布局；夹具模型确定模块，用于根据目标叶片夹具中机械结构的三维模型以及目标叶片三维的定位点和夹紧点布局，得到初始的目标叶片夹具的三维模型，对该三维模型进行微调整和仿真分析后，仿真分析合格后制造出工程样机进行试验验证，如若满足加工工艺需求，则确定为目标叶片夹具的最终三维模型。
进一步，三维布局点确定模块包括：空间投影模块，用于构建投影矢量，将目标叶片和相似案例叶片的三维扫描模型由三维空间转换为二维空间，得到目标叶片和案例叶片的统一的二维平面图信息；仿射变换模块，用于对目标叶片和相似案例叶片的网格进行仿射变换，得到二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的定位点和夹紧点布局；逆变换模块，用于基于构建的投影矢量进行逆变换，获得二维平面内目标叶片的夹具布局在目标叶片三维模型中的位置，作为目标叶片三维的定位点和夹紧点布局。
进一步，空间投影模块包括：投影矢量构建模块，用于根据目标叶片的三维尺寸，构建投影矢量；投影模块，用于依照相同的投影关系，按照相同的投影矢量将目标叶片和相似案例叶片的三维扫描模型投影到同一个圆柱面上；投影展开模块，用于将得到的包含目标叶片和相似案例叶片几何尺寸的圆柱面沿着圆周面展开，得到包含目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图信息。
进一步，仿射变换模块包括：网格化模块，用于将得到的包含目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图进行网格化；控制点选择模块，用于选择目标叶片和相似案例叶片边缘轮廓线为控制线，在控制线上按照等距离方法在目标叶片和相似案例叶片上各选取预设点数作为控制点；仿射变形模块，用于以目标叶片的边缘轮廓和相似案例叶片的边缘轮廓为约束点，把目标叶片面变换为与相似案例叶片相对应的面；二维夹具布局确定模块，用于将二维平面内相似案例叶片的夹具定位布局点转换为目标叶片的定位点，获得二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的定位点和夹紧点布局。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (9)
1.一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法，其特征在于包括以下步骤：
1)建立案例叶片工装数据库；
2)采用相似性匹配方法，从构建的案例叶片工装数据库中找到与目标叶片相似的案例叶片；
其中，从构建的案例叶片工装数据库中找到与目标叶片相似的案例叶片的方法，包括以下步骤：
2.1)获取待设计工装夹具的目标叶片的三维扫描模型和工艺特性；
2.2)将获取的目标叶片的三维扫描模型和工艺特性与步骤1)中建立的案例叶片工装数据库中各案例叶片的三维扫描模型和工艺特性进行对比，并根据相似性算法找到目标叶片对应的相似案例叶片的三维扫描模型、工艺特性及其最优化工装夹具模型信息；
3)基于相似案例叶片所对应的最优化工装夹具模型确定目标叶片夹具中机械结构的三维模型；
4)对相似案例叶片和目标叶片进行空间投影，得到目标叶片和相似案例叶片的二维平面图信息，并在二维平面内对目标叶片和相似案例叶片的网格进行仿射变换和逆变换，得到目标叶片三维定位点和夹紧点布局；
5)基于步骤3)得到的目标叶片夹具中机械结构的三维模型以及步骤4)得到的目标叶片三维定位点和夹紧点布局，得到初始的目标叶片夹具的三维模型，对该三维模型进行微调整后，并对调整后的目标叶片夹具的三维模型进行仿真分析，仿真分析合格后制造出工程样机进行试验验证，如若满足加工工艺需求，则确定为目标叶片夹具的最终三维模型，用于工业生产中。
2.如权利要求1所述的一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法，其特征在于：所述步骤1)中，案例叶片工装数据库的构建方法，包括以下步骤：
1.1)在CAD软件中导入待加工航空发动机近净成形案例叶片的三维扫描模型；
1.2)根据企业生产经验，将对应步骤1.1)中案例叶片结构的最优化工装夹具模型导入对应案例叶片的三维扫描模型中；
1.3)将步骤1.1)中的案例叶片的三维扫描模型和步骤1.2)中的最优化工装夹具模型分类，并进行数字化排序、分类整理与编号，得到案例叶片工装数据库。
3.如权利要求1所述的一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法，其特征在于：所述步骤4)中，得到目标叶片三维夹具的布局点的方法，包括以下步骤：
4.1)构建投影矢量，将目标叶片和相似案例叶片的三维扫描模型由三维空间转换为二维空间，得到目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图信息；
4.2)二维平面内，对目标叶片和相似案例叶片的网格进行仿射变换，得到二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的夹具布局；
4.3)基于步骤4.1)构建的投影矢量进行逆变换，获得二维平面内目标叶片的夹具布局在目标叶片三维模型中的位置，作为目标叶片三维夹具的布局点。
4.如权利要求3所述的一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法，其特征在于：所述步骤4.1)中，得到目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图信息的方法，包括以下步骤：
4.1.1)根据目标叶片的三维尺寸，构建投影矢量；
4.1.2)依照相同的投影关系，按照相同的投影矢量将目标叶片和相似案例叶片的三维扫描模型投影到同一个圆柱面上；
4.1.3)将步骤4.1.2)中得到的包含目标叶片和相似案例叶片几何尺寸的圆柱面沿着圆周面展开，得到包含目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图信息。
5.如权利要求3所述的一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法，其特征在于：所述步骤4.2)中，得到二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的夹具布局的方法，包括以下步骤：
4.2.1)将得到的包含目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图进行网格化；
4.2.2)选择目标叶片和相似案例叶片边缘轮廓线为控制线，在控制线上按照等距离方法在目标叶片和相似案例叶片上各选取预设点数作为控制点；
4.2.3)应用二维面网格仿射变形方法，以目标叶片的边缘轮廓和相似案例叶片的边缘轮廓为约束点，把目标叶片面变换为与相似案例叶片相对应的面；
4.2.4)将二维平面内相似案例叶片的夹具定位点和夹紧点布局点转换为目标叶片的定位点和夹紧点，执行步骤4.2.3)的逆变换，将与相似案例叶片相对应的面以及面上的定位点和夹紧点一起进行逆变换为目标叶片面以及目标叶片面上的定位点和夹紧点，获得二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的定位点和夹紧点布局。
6.一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计系统，其特征在于包括：
数据库构建模块，用于建立案例叶片工装数据库；
相似案例叶片确定模块，用于采用相似性匹配方法，从构建的案例叶片工装数据库中找到与目标叶片相似的案例叶片；其中，从构建的案例叶片工装数据库中找到与目标叶片相似的案例叶片，包括：获取待设计工装夹具的目标叶片的三维扫描模型和工艺特性；将获取的目标叶片的三维扫描模型和工艺特性与建立的案例叶片工装数据库中各案例叶片的三维扫描模型和工艺特性进行对比，并根据相似性算法找到目标叶片对应的相似案例叶片的三维扫描模型、工艺特性及其最优化工装夹具模型信息；
机械结构三维模型确定模块，用于基于相似案例叶片所对应的最优化工装夹具模型确定目标叶片夹具中机械结构的三维模型；
三维布局点确定模块，用于对相似案例叶片和目标叶片进行空间投影，得到目标叶片和相似案例叶片的二维平面图信息，并在二维平面内对目标叶片和相似案例叶片的网格进行仿射变换和逆变换，得到目标叶片三维夹具的定位点和夹紧点布局；
夹具模型确定模块，用于根据目标叶片夹具中机械结构的三维模型以及目标叶片三维夹具的布局点，得到初始的目标叶片夹具的三维模型，对该三维模型进行微调整后，并对调整后的目标叶片夹具的三维模型进行仿真分析，仿真分析合格后制造出工程样机进行试验验证，如若满足加工工艺需求，则确定为目标叶片夹具的最终三维模型。
7.如权利要求6所述的一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计系统，其特征在于：所述三维布局点确定模块包括：
空间投影模块，用于构建投影矢量，将目标叶片和相似案例叶片的三维扫描模型由三维空间转换为二维空间，得到目标叶片和案例叶片的统一的二维平面图信息；
仿射变换模块，用于对目标叶片和相似案例叶片的网格进行仿射变换，得到二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的夹具定位点和夹紧点的布局；
逆变换模块，用于基于构建的投影矢量进行逆变换，获得二维平面内目标叶片的夹具布局在目标叶片三维模型中的位置，作为目标叶片三维定位点和夹紧点的布局。
8.如权利要求7所述的一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计系统，其特征在于：所述空间投影模块包括：
投影矢量构建模块，用于根据目标叶片的三维尺寸，构建投影矢量；
投影模块，用于依照相同的投影关系，按照相同的投影矢量将目标叶片和相似案例叶片的三维扫描模型投影到同一个圆柱面上；
投影展开模块，用于将得到的包含目标叶片和相似案例叶片几何尺寸的圆柱面沿着圆周面展开，得到包含目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图信息。
9.如权利要求7所述的一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计系统，其特征在于：所述仿射变换模块包括：
网格化模块，用于将得到的包含目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图进行网格化；
控制点选择模块，用于选择目标叶片和相似案例叶片边缘轮廓线为控制线，在控制线上按照等距离方法在目标叶片和相似案例叶片上各选取预设点数作为控制点；
仿射变形模块，用于以目标叶片的边缘轮廓和相似案例叶片的边缘轮廓为约束点，把目标叶片面变形为与相似案例叶片相对应的面；
二维夹具布局确定模块，用于将二维平面内相似案例叶片的夹具定位布局点转换为目标叶片的定位点，获得二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的定位点和夹紧点的布局。
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