“航空發(fā)動機(jī)葉片氣膜冷卻孔”加工姿態(tài)在線測量及加工引導(dǎo)解決方案
需求背景
氣膜冷卻孔對航空發(fā)動機(jī)質(zhì)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(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)動機(jī)的冷卻效果、氣動性能和整體效率?，F(xiàn)代發(fā)動機(jī)中，復(fù)雜的異型孔設(shè)計(jì)和高性能材料的應(yīng)用對加工和檢測技術(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、長徑比、傾斜角等）對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)每一個渦輪葉片毛坯的實(shí)際輪廓，對形面誤差和定位誤差進(jìn)行個性化補(bǔ)償。
解決方案
為獲得葉片加工的準(zhǔn)確姿態(tài)位置，需要對葉片輪廓進(jìn)行高精度的測量，目前主流的方法有：標(biāo)準(zhǔn)樣模法、三坐標(biāo)測量機(jī)測量法、非接觸式測量。耘瞳科技采用激光傳感器對葉片進(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)測量分析軟件對采集的點(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)床對應(yīng)的平移量和各個軸的旋轉(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)動機(jī)企業(yè)商用，引入此方案后，相對于傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測量方式，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。
