一种涡轮叶片模具型腔的参数化定型方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102231170A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102231170A(43)申请公布日2011.11.02(21)申请号201110080540.1(22)申请日2011.03.31(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人卜昆张定华董一巍程云勇黄魁东窦杨青窦杨柳张现东刘金钢杨小宁袁帅傅蒋威周丽敏乔燕张亮(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人顾潮琪(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种涡轮叶片模具型腔的参数化定型方法(57)摘要本发明公开了一种涡轮叶片模具型腔的参数化定型方法，测量已有的涡轮叶片获取测量模型，将CAD模型与对应的测量模型进行配准定位和精确配准，得到测量模型与CAD模型在同一高度二维截面的几何特征参数并求解其变形矢量，对变形矢量做逆向调整后以三次多项式曲线表示叶型的中弧线模型，然后进行模具型腔的复原，重复对至少4个任意高度建立模具型腔的叶型截面，最终重构为模具型腔的实体。本发明大幅提高了涡轮叶片的成品率；减少了试模的周期与次数，具有设计周期短、精度高、效率高的特点。CN10237ACCNN110223117002231172A权利要求书1/2页1.一种涡轮叶片模具型腔的参数化定型方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1判断使用初始模具浇注得到的叶片铸件尺寸是否满足要求，对已有的涡轮叶片铸件进行无损测量，获取三维测量数据，作为测量模型以点云的形式存储在计算机中；步骤2将涡轮叶片的CAD模型与其对应的测量模型在空间进行配准定位，将CAD模型与测量模型的主轴调整至平行，且距离不大于0.01mm；步骤3使用迭代最近点算法将CAD模型与测量模型进行精确配准；步骤4沿着模型高度方向截取截面，得到测量模型与CAD模型在同一高度的二维截面，分别提取CAD模型与测量模型二维截面的几何特征参数，包括叶片前缘进气角、叶型安装角、后缘出气角、最大挠度、中切角、弦长、叶片中弧线离散点对应的内切圆半径及最大挠度位置坐标的数据；步骤5求解步骤4提取的CAD模型与测量模型二维截面对应的几何特征参数的变形矢量；即用铸件模型二维截面的前缘进气角大小减去CAD模型的二维截面前缘进气角，以逆时针变化为正，得到前缘进气角的变形矢量；同理求得叶型安装角、后缘出气角、中切角的变形矢量；使用铸件模型二维截面的弦长大小减去CAD模型二维截面的弦长大小，得到弦长的变形矢量，同理求得最大挠度、内切圆半径与最大挠度位置坐标的变形矢量；步骤6将步骤5求得的变形矢量做逆向调整，调整的步骤如下：[1]设CAD模型二维截面叶型的安装角为βcad，测量模型二维截面叶型的安装角为βtest，则模具型腔对应二维截面叶型的安装角[2]设CAD模型二维截面叶型的前缘进气角为αcad，测量模型二维截面叶型的前缘进气角为αtest，则模具型腔对应二维截面叶型的前缘进气角其中θ为中切角；[3]设CAD模型二维截面叶型的后缘出气角为γcad，测量模型二维截面叶型的后缘出气角γtest，则模具型腔对应二维截面叶型的后缘出气角[4]设CAD模型二维截面叶型中弧线最大挠度点坐标为(xcad，ycad)，测量模型二维截面叶型中弧线最大挠度点坐标为(xtest，ytest)，则模具型腔对应二维截面叶型中弧线的最大挠度点坐标可以表示为(xmold，ymold)，其中：K为经验收缩率；[5]设CAD模型二维截面的叶型弦长为Lcad，测量模型二维截面的叶型弦长为Ltest，则模具型腔对应二维截面叶型的弦长2CCNN110223117002231172A权利要求书2/2页步骤732以一条三次多项式曲线y＝ax+bx+cx+d表示叶型的中弧线模型，其中0＜x≤Lmold，Lmold为CAD模型对应的弦长；定义P为中弧线最大挠度点的轴向距离，三次多项式的系数可以表示为：c＝tanαmold，d＝0；步骤8利用步骤6建立的中弧线模型，以及步骤4计算出的中弧线离散点对应的内切圆的半径，进行模具型腔的复原；步骤9按叶片高度方向，截取至少4条任意高度的截面，重复步骤4至步骤7分别建立模具型腔的至少四条叶型截面，将叶型截面重构为模具型腔的实体，设计出精铸模具的型腔。3CCNN110223117002231172A说明书1/5页一种涡轮叶片模具型腔的参数化定型方法技术领域[0001]本发明涉及模具型腔的定型技术领域，尤其涉及一种航空发动机涡轮叶片模具型腔的参数化定型方法。背景技术[0002]涡轮叶片是高推重比发动机的核心技术，是透平机械最核心的部件，也是易断裂失效件。其性能水平，特别是承高温能力，是一种型号发动机先进程度的重要标志，在一定意义上