“航空發(fā)動機葉片氣膜冷卻孔”加工姿態(tài)在線測量及加工引導解決方案
需求背景
氣膜冷卻孔對航空發(fā)動機質量影響重大，它通過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)動機的推質比和燃油效率，同時減少熱應力和熱疲勞，延長部件壽命。氣膜孔的設計、加工精度和布局直接影響發(fā)動機的冷卻效果、氣動性能和整體效率。現代發(fā)動機中，復雜的異型孔設計和高性能材料的應用對加工和檢測技術提出了更高要求。因此，優(yōu)化氣膜冷卻孔的設計和制造是提升航空發(fā)動機性能與可靠性的關鍵。
氣膜孔的幾何不確定性（如孔徑、長徑比、傾斜角等）對冷卻效率的影響較大，其偏差可能導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，需要依據每一個渦輪葉片毛坯的實際輪廓，對形面誤差和定位誤差進行個性化補償。
解決方案
為獲得葉片加工的準確姿態(tài)位置，需要對葉片輪廓進行高精度的測量，目前主流的方法有：標準樣模法、三坐標測量機測量法、非接觸式測量。耘瞳科技采用激光傳感器對葉片進行掃描，獲取點云數據，基于自主研發(fā)的DS-Inspector三維數據測量分析軟件對采集的點云數據進行配準、位姿校正分析，使用ICP精細配準、選點對配準等算法，計算上料姿態(tài)的葉片數模到上料姿態(tài)點云數據的準確變換矩陣。通過矩陣轉換將此變換矩陣轉換成歐拉角，再將歐拉角轉換成CNC數控機床對應的平移量和各個軸的旋轉角度。
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應用案例
該解決方案目前已在某航空發(fā)動機企業(yè)商用，引入此方案后，相對于傳統(tǒng)的三坐標測量方式，加工中心在葉片調姿環(huán)節(jié)更加高效、快捷。基于軟件算法給出的歐拉角進行夾具位姿調整后完成的葉片氣膜冷卻孔加工精度良好，滿足產品質量要求。
