发动机叶片模压工装型腔优化求解研究

As the key parts of the engine power equipment，blades performance and manufacturing precision will directly affect and determine the lifespan and performance of the engine.currently ，because of its mass production， blades mainly manufactured by Moulding process ，such as precision forging, rolling and precision investment casting processes ， with the advantage of high efficiency, consistency, and low cost.but under the the influence of forming materials, processes, tooling, testing, and other factors, the forming cavity, which defined by experience and simulation prediction, determined blades forming precision,is difficult to establish and amend ，Become the key constraint "bottleneck" of blades molding .therefore the project proposed a method based on the measurement of blades samples,Build the measurement model, compared with its design model，then ，analyze its deformation,Fixed the process conditions， study the related basic scientific problems ,as detection, modeling, evaluation and reverse deformation and so on ，develop the The prototype system，lay a good foundation for the precise manufacturing of mould pressing parts.

叶片作为发动机动力装备中的关键零件，其制造精度直接影响和决定了整台发动机的寿命和性能。由于其批量大，目前主要由精密锻造、辊轧和精密熔模铸造等模压成型工艺方法制造，具有效率高、一致性好、成本低等优势。但受成形材料、工艺、工装、检测等多因素的影响，目前采用经验放型和仿真预测确定的模压型腔所成形叶片精度低、模腔修整难度大、工装定型周期长，成为制约模压成型叶片的关键"瓶颈"之一，为此本项目提出基于叶片试模初始样本的检测，构建其测量模型，并与其设计模型进行配准比对，分析其变形规律，将其成形精度影响因子"黑箱化"，研究其检测、建模、评估和反变形等方面的基础科学问题，实现发动机叶片模压成型型腔的反变形优化求解，指导其初始模具理论修整或模压工装型腔体的重新设计，为此类及相关零件模压成型的精确成形、敏捷制造奠定良好的理论基础。

叶片作为航空发动机的主要零件，具有用量大且种类繁多的特点，目前主要由精锻、精铸以及辊轧等模压成型工艺方法制造。受叶片材料、模压工艺以及模压工装等多因素影响，决定叶片尺寸精度的模腔确定和修整难度大、周期长，一直是制约我国新型航空发动机研制的难题。针对航空发动机叶片模具型腔的设计问题，项目揭示了模腔对叶片尺寸的影响机制，深入研究了模腔优化设计过程的关键技术，提高了叶片尺寸精度。项目取得的成果主要包括：.（1）建立了面向统计测量模型精确重构的叶片抽样检测方法。以叶身变形量最大点的变形情况反映叶片变形情况，进而基于数理统计理论，推导出该点处叶片平均尺寸偏差的置信区间；通过不断增加检测样本，提高叶片平均尺寸偏差置信区间的估计精度，进一步提出一种面向统计测量模型精确重构的叶片序贯抽样检测方法，并基于误差控制得到叶片最佳检测样本。.（2）研究了基于曲率分布的叶片测量采样点规划方法。以叶片中弧面沿积叠轴方向等参数曲线表征叶身曲率分布，以等参数曲线公共型值点确定叶片测量截面。基于等弦高差法则确定叶片测量采样点，基于建模误差控制计算出最佳的弦高差阀值，实现了基于曲率分布的叶片测量点规划。.（3）研究了基于测量数据统计分析的叶片零件模型重构方法。首先，提出一种基于统计分析的测量数据噪点去除准则，计算每条叶型上所有测量点与其相邻测点连线间距离，建立了基于3西格玛原理的噪点识别准则，去除了粗大噪点。其次，基于数理统计理论，研究了一种叶片多样本检测数据融合处理方法，基于融合数据点重构了叶片典型模型，消除了随机噪声因素对叶片尺寸的影响；.（4）基于叶片变形特点，通过测量叶型与设计叶型配准，将叶片变形量表征为旋转分量、平移分量和轮廓度误差分量，基于反变形原理建立了叶片模腔补偿设计方法，并开发了一套叶片模具型腔优化设计系统，实现模腔的优化设计。此外，研究了叶片辊轧模具型腔前滑及回弹补偿方法，构建了叶片辊轧模具型腔前滑及回弹补偿模型。