“航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片氣膜冷卻孔”加工姿態(tài)在線測(cè)量及加工引導(dǎo)解決方案
需求背景
氣膜冷卻孔對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量影響重大，它通過(guò)在高溫部件表面形成冷卻氣膜，降低部件溫度，從而提升發(fā)動(dòng)機(jī)的推質(zhì)比和燃油效率，同時(shí)減少熱應(yīng)力和熱疲勞，延長(zhǎng)部件壽命。氣膜孔的設(shè)計(jì)、加工精度和布局直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻效果、氣動(dòng)性能和整體效率?，F(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)中，復(fù)雜的異型孔設(shè)計(jì)和高性能材料的應(yīng)用對(duì)加工和檢測(cè)技術(shù)提出了更高要求。因此，優(yōu)化氣膜冷卻孔的設(shè)計(jì)和制造是提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能與可靠性的關(guān)鍵。
氣膜孔的幾何不確定性（如孔徑、長(zhǎng)徑比、傾斜角等）對(duì)冷卻效率的影響較大，其偏差可能導(dǎo)致葉片表面溫度變化顯著，所以氣膜冷卻孔的加工精度直接影響冷卻效果和部件壽命。氣膜冷卻孔的加工誤差，主要來(lái)源于渦輪葉片毛坯的鑄造誤差和鑄造誤差引起的裝夾定位誤差，需要依據(jù)每一個(gè)渦輪葉片毛坯的實(shí)際輪廓，對(duì)形面誤差和定位誤差進(jìn)行個(gè)性化補(bǔ)償。
解決方案
為獲得葉片加工的準(zhǔn)確姿態(tài)位置，需要對(duì)葉片輪廓進(jìn)行高精度的測(cè)量，目前主流的方法有：標(biāo)準(zhǔn)樣模法、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量法、非接觸式測(cè)量。耘瞳科技采用激光傳感器對(duì)葉片進(jìn)行掃描，獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，基于自主研發(fā)的DS-Inspector三維數(shù)據(jù)測(cè)量分析軟件對(duì)采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)、位姿校正分析，使用ICP精細(xì)配準(zhǔn)、選點(diǎn)對(duì)配準(zhǔn)等算法，計(jì)算上料姿態(tài)的葉片數(shù)模到上料姿態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確變換矩陣。通過(guò)矩陣轉(zhuǎn)換將此變換矩陣轉(zhuǎn)換成歐拉角，再將歐拉角轉(zhuǎn)換成CNC數(shù)控機(jī)床對(duì)應(yīng)的平移量和各個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)角度。
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應(yīng)用案例
該解決方案目前已在某航空發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)商用，引入此方案后，相對(duì)于傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測(cè)量方式，加工中心在葉片調(diào)姿環(huán)節(jié)更加高效、快捷。基于軟件算法給出的歐拉角進(jìn)行夾具位姿調(diào)整后完成的葉片氣膜冷卻孔加工精度良好，滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。
