CN117313279A - 一种改善叶片型面喷丸强化截面扭转的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空发动机叶片制造技术领域，具体涉及一种改善叶片型面喷丸强化截面扭转的方法。技术方案如下：通过对已知材料叶片的喷丸前后截面扭转的三坐标数据进行分析，找出其扭转变化的趋势，采用最小二乘法对大批量叶片样本进行三坐标测量、统计、计算得到线性回归方程，该方程能反应出叶片的整体扭转变化趋势，同时通过已知的计算结果，在数控铣过程将叶片扭转的量预先补偿，在编制有喷丸要求的叶片工艺规程时，通过计算和迭代，加工处合格的叶片。本发明提供的改善叶片型面喷丸强化截面扭转的方法，能够解决喷丸造成的叶片型面扭转超差问题，改善喷丸后叶片的合格率，缩短交付周期。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机叶片制造技术领域，具体涉及一种改善叶片型面喷丸强化截面扭转的方法。
背景技术
航空发动机叶片制造技术是透平机械制造业中最复杂的技术之一，也是机械制造业中涉及专业领域非常广泛的一种制造技术。因此，叶片制造技术的水平在一定程度上反映了发动机制造技术的水平。
表面喷丸强化通过弹丸高速冲击金属表面，在金属表面压出凹坑。喷丸强化处理会导致叶片型面发生塑性变形，减小零件表面拉应力并引入有益的残余压应力，从而延长叶片使用寿命，达到强化目的。同时、喷丸会释放叶片机加过程积累的残余应力，造成叶片的扭转变形，这个变形量非常大，往往造成叶片扭转超差，降低叶片合格率，给科研生产造成极大困扰。
既然在叶片喷丸强化过程中扭转变形是无法避免的，那么在机加过程中提前补偿喷丸扭转变形量就非常必要了。由于每个个体叶片在喷丸前后的扭转值有差异，采用什么样的方法来统计整个批次叶片的扭转变形量，如何在下一个批次叶片型面机械加工时进行补偿是亟待解决的喷丸工艺技术问题。
发明内容
本发明提供一种改善叶片型面喷丸强化截面扭转的方法，能够解决喷丸造成的叶片型面扭转超差问题，改善喷丸后叶片的合格率，缩短交付周期。
本发明的技术方案如下：
一种改善叶片型面喷丸强化截面扭转的方法，包括如下步骤：
1)选取n个相同零件号叶片，使用三坐标测量机对叶片扭转按截面进行测量，截面数量为m；对第j个截面的测量结果与叶片理论三维模型拟合，j＝1、2、3…m，得到n个叶片的第j个截面扭转值为xi，i＝1、2、3…n；
2)使用喷丸机对叶片进行喷丸；
3)使用三坐标测量机对喷丸后的叶片进行测量，对第j个截面的测量结果与叶片理论三维模型拟合，得到n个喷丸后的叶片的第j个截面扭转值为yi；
4)在二维平面中代入(x1、y1)…(xi、yi)…(xn、yn)形成n个离散点；
5)使用最小二乘法，对步骤4)形成的离散点进行计算，得出线性回归方程如下：
y＝bx+a
其中：b是线性回归方程的一阶系数，是yi的平均值，/>是xi的平均值，ɑ是线性回归方程的常数项；将x＝0带入线性回归方程中，得到的y值为第j个截面相对叶片理论三维模型的对应截面发生的扭转值；
6)设喷丸后的叶片在第j个截面的扭转变形量为当x＝0时，/> 即为喷丸后的叶片在第j个截面受喷丸影响发生的扭转值；
7)将叶片的每一个截面按照步骤1)～步骤6)进行测量，得到一组值： 值就是该叶片喷丸后各截面受喷丸影响发生的扭转值；
8)在建立数控加工模型时，将步骤7)中得到的一组值代入，对叶片各截面进行扭转补偿，并生成叶型数控加工模型及验收模型；
9)按照步骤8)形成的数控加工模型及验收模型进行机械加工和验收；
10)将验收不合格的叶片进行喷完强化，按照步骤1)～步骤9)再次进行迭代，直至叶片各截面喷丸后截面的扭转合格。
进一步地，所述的改善叶片型面喷丸强化截面扭转的方法，n为50-100。
进一步地，所述的改善叶片型面喷丸强化截面扭转的方法，m为6-8。
本发明的有益效果为：本发明通过对已知材料叶片的喷丸前后截面扭转的三坐标数据进行分析，找出其扭转变化的趋势，采用最小二乘法对大批量叶片样本进行三坐标测量、统计、计算得到线性回归方程，该方程能反应出叶片的整体扭转变化趋势，同时通过已知的计算结果，在数控铣过程将叶片扭转的量预先补偿，在编制有喷丸要求的叶片工艺规程时，通过计算和迭代，加工处合格的叶片。本发明能够解决喷丸造成的叶片型面扭转超差问题，改善喷丸后叶片的合格率，缩短交付周期。
附图说明
图1为在二维平面形成50个离散点示意图；
图2为使用最小二乘法计算得到线性回归方程示意图。
具体实施方式
一种改善叶片型面喷丸强化截面扭转的方法，包括如下步骤：
1)选取n个钛合金圆弧齿榫头转子叶片，n＝50；使用三坐标测量机对叶片扭转按截面进行测量，截面数量为m，m＝7；对第j个截面的测量结果与叶片理论三维模型拟合，j＝1、2、3…7，得到n个叶片的第j个截面扭转值为xi，i＝1、2、3…50；
2)使用喷丸机对叶片进行喷丸；
3)使用三坐标测量机对喷丸后的叶片进行测量，对第j个截面的测量结果与叶片理论三维模型拟合，得到n个喷丸后的叶片的第j个截面扭转值为yi；
4)如图1所示，在二维平面中代入(x1、y1)…(xi、yi)…(xn、yn)形成50个离散点；
5)如图2所示，使用最小二乘法，对步骤4)形成的离散点进行计算，得出线性回归方程如下：
y＝bx+a
其中：b是线性回归方程的一阶系数，是yi的平均值，/>是xi的平均值，ɑ是线性回归方程的常数项；将x＝0带入线性回归方程中，得到的y值为第j个截面相对叶片理论三维模型的对应截面发生的扭转值；
6)设喷丸后的叶片在第j个截面的扭转变形量为当x＝0时，/> 即为喷丸后的叶片在第j个截面受喷丸影响发生的扭转值；
7)将叶片的每一个截面按照步骤1)～步骤6)进行测量，得到一组值： 值就是该叶片喷丸后各截面受喷丸影响发生的扭转值；
8)在建立数控加工模型时，将步骤7)中得到的一组值代入，对叶片各截面进行扭转补偿，并生成叶型数控加工模型及验收模型；
9)按照步骤8)形成的数控加工模型及验收模型进行机械加工和验收；
10)将验收不合格的叶片进行喷完强化，按照步骤1)～步骤9)再次进行迭代，直至叶片各截面喷丸后截面的扭转合格。
Claims (3)
1.一种改善叶片型面喷丸强化截面扭转的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)选取n个相同零件号叶片，使用三坐标测量机对叶片扭转按截面进行测量，截面数量为m；对第j个截面的测量结果与叶片理论三维模型拟合，j＝1、2、3…m，得到n个叶片的第j个截面扭转值为xi，i＝1、2、3…n；
2)使用喷丸机对叶片进行喷丸；
3)使用三坐标测量机对喷丸后的叶片进行测量，对第j个截面的测量结果与叶片理论三维模型拟合，得到n个喷丸后的叶片的第j个截面扭转值为yi；
4)在二维平面中代入(x1、y1)…(xi、yi)…(xn、yn)形成n个离散点；
5)使用最小二乘法，对步骤4)形成的离散点进行计算，得出线性回归方程如下：
y＝bx+a
其中：b是线性回归方程的一阶系数，是yi的平均值，/>是xi的平均值，ɑ是线性回归方程的常数项；将x＝0带入线性回归方程中，得到的y值为第j个截面相对叶片理论三维模型的对应截面发生的扭转值；
6)设喷丸后的叶片在第j个截面的扭转变形量为当x＝0时，/> 即为喷丸后的叶片在第j个截面受喷丸影响发生的扭转值；
7)将叶片的每一个截面按照步骤1)～步骤6)进行测量，得到一组值： 值就是该叶片喷丸后各截面受喷丸影响发生的扭转值；
8)在建立数控加工模型时，将步骤7)中得到的一组▽j值代入，对叶片各截面进行扭转补偿，并生成叶型数控加工模型及验收模型；
9)按照步骤8)形成的数控加工模型及验收模型进行机械加工和验收；
10)将验收不合格的叶片进行喷完强化，按照步骤1)～步骤9)再次进行迭代，直至叶片各截面喷丸后截面的扭转合格。
2.根据权利要求1所述的改善叶片型面喷丸强化截面扭转的方法，其特征在于，n为50-100。
3.根据权利要求1所述的改善叶片型面喷丸强化截面扭转的方法，其特征在于，m为6-8。
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