一种涡轮导向叶片气膜孔加工方法技术

本发明专利技术公开了一种涡轮导向叶片气膜孔加工方法，以导向叶片缘板加工面为定位面将待加工导向叶片装夹定位，在待加工导向叶片的上缘板和下缘板分别选取一个特征点，在待加工导向叶片的叶身上选取多个特征点，采用型面特征点迭代拟合方式，对铸件型面误差和人工装夹误差进行补偿，通过叶身双坐标系迭代，可消除缘板误差对叶身气膜孔位置带来的误差影响；通过缘板特征点的选取，确定缘板区域坐标系，避免叶身坐标系定位带来的缘板气膜孔位置偏差；本方案针对不同型面区域，通过特征点的选取确定不同坐标系，可消除型面误差带来的加工偏差影响，实现气膜孔的精准加工。实现气膜孔的精准加工。实现气膜孔的精准加工。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮导向叶片气膜孔加工方法


[0001]本专利技术属于涡轮导向叶片加工领域，具体涉及一种涡轮导向叶片气膜孔加工方法。

技术介绍

[0002]在发动机和燃气轮机领域，复杂型腔涡轮导向叶片处于高温环境下，为提高叶片承温能力，采用空气冷却方式降低整个叶片温度，在导向叶片叶身和缘板上加工大量气膜孔，将内腔中冷却气流从叶片上的气膜孔流出覆盖整个叶片，在叶片上形成冷气保护膜，对叶片温度进行冷却。按传统加工工艺，采用叶身定位加工缘板端面，再以缘板端面定位加工叶身和缘板气膜孔，由于涡轮叶片为精密铸造而成，铸造面会存在一定的差异性，会导致气膜孔孔位出现偏差的情况，影响气膜孔冷却效果。为了实现涡轮导向叶片气膜孔高精准加工，需要从加工方法上进行创新，专利技术出一种涡轮导向叶片气膜孔区域自适应加工方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种涡轮导向叶片气膜孔加工方法，以克服现有加工方法易导致气膜孔孔位出现偏差，加工精度低的问题。
[0004]一种涡轮导向叶片气膜孔加工方法，包括以下步骤：
[0005]S1，以导向叶片缘板加工面为定位面将待加工导向叶片装夹定位；
[0006]S2，在待加工导向叶片的上缘板和下缘板分别选取一个特征点，在待加工导向叶片的叶身上选取多个特征点，以上缘板的特征点和叶身上选取的多个特征点建立1号坐标系，以下缘板的特征点和叶身上选取的多个特征点建立2号坐标系，将1号坐标系和2号坐标系进行拟合得到叶片在机床坐标系的理论模型；
[0007]S3，根据选取的特征点对待加工导向叶片的特征点位置进行检测，得到待加工导向叶片在机床上的实际位置模型，将实际位置模型与理论模型进行拟合，通过迭代计算理论模型与实际位置模型的偏差至误差小于设定阈值，得到拟合后的坐标系，进行待加工导向叶片的叶身气膜孔加工；
[0008]S4，分别在上缘板或下缘板上分别选取多个特征点，根据上缘板或下缘板上选取的多个特征点建立上缘板或下缘板在机床坐标系的理论模型；同理测量得到上缘板或下缘板在机床上的实际位置模型，对上缘板或下缘板的实际位置模型与其理论模型进行拟合得到上缘板或下缘板的拟合后的坐标系，根据该坐标系对上缘板或下缘板上的气膜孔进行加工。
[0009]优选的，取气膜孔分布最多处的曲率半径最大的区域，根据该区域的平面模型选取特征点。
[0010]优选的，在气膜孔分布最多处的曲率半径最小的区域，根据该区域的圆柱体面模型选取特征点。
[0011]优选的，采用接触式测头对特征点进行检测。
[0012]优选的，对于平面采用球头方式进行测量。
[0013]优选的，圆柱模型采用测杆方式进行测量。
[0014]优选的，通过迭代计算拟合模型与实际零件的偏差，计算待加工导向叶片三个平移自由度和三个旋转自由度，多次迭代计算直到拟合后的型面误差小于设定阈值。
[0015]优选的，设定阈值为0.03mm。
[0016]优选的，在叶身上选取5个特征点，上缘板选取1个特征点，建立1号坐标系；再到下缘板重新选取1个特征点，与叶身上的5个特征点建立2号坐标系，将1号坐标系和2号坐标系进行迭代拟合得到叶片在机床坐标系的理论模型。
[0017]优选的，在上缘板上共选取6个特征点，根据缘板6个特征点的理论位置与实际检测值通过不断迭代拟合，直到误差在0.03mm以内，得到拟合后用于加工上缘板气膜孔的坐标系。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0019]本专利技术一种涡轮导向叶片气膜孔加工方法，以导向叶片缘板加工面为定位面将待加工导向叶片装夹定位，在待加工导向叶片的上缘板和下缘板分别选取一个特征点，在待加工导向叶片的叶身上选取多个特征点，采用型面特征点迭代拟合方式，对铸件型面误差和人工装夹误差进行补偿，通过叶身双坐标系迭代，可消除缘板误差对叶身气膜孔位置带来的误差影响；通过缘板特征点的选取，确定缘板区域坐标系，避免叶身坐标系定位带来的缘板气膜孔位置偏差；本方案针对不同型面区域，通过特征点的选取确定不同坐标系，可消除型面误差带来的加工偏差影响，实现气膜孔的精准加工。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例中缘板及叶身特征点取点示意图。
[0021]图2为本专利技术实施例中叶身特征点取点示意图。
[0022]图3为本专利技术实施例中上缘板特征点取点示意图。
[0023]图4为本专利技术实施例中特征点检测结构示意图。
[0024]图5为本专利技术实施例中气膜孔分布最多处的曲率半径最大的区域平面模型示意图。
[0025]图6为本专利技术实施例中气膜孔分布最多处的曲率半径最小的区域圆柱体面模型示意图。
具体实施方式
[0026]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术一种涡轮导向叶片气膜孔加工方法，包括以下步骤：
[0028]S1，装夹零件：以导向叶片缘板加工面为定位面，将导叶进行装夹定位；
[0029]S2，选取特征点：待加工导向叶片的上缘板、下缘板及叶身上特征点的选取：分别
在上缘板、下缘板及叶身上气膜孔分布最多的位置选取特征点，取气膜孔分布最多处的曲率半径最大的区域，如图5所示，采用平面模型定义该区域表面性质，在如图6所示，气膜孔分布最多处的曲率半径最小的区域采用圆柱体面模型平定义该区域表面性质；平面模型选取特征点附近的一个小平面(1mm
×
1mm)，特征点为PO，根据右手法则，本申请沿四指弯曲方向顺时针依次选取四个特征点：特征点PA、特征点PB、特征点PC和特征点PD，拇指指向方向即为探测法向方向。圆柱模型通常选取特征点所在处曲率半径圆柱体，特征点为PO，特征点处曲率半径为R，特征点圆柱体中心向上、向下轴线上取两个特征点PA和特征点PB。
[0030]具体采用接触式测头对特征点进行检测，对于平面采用球头方式进行测量，圆柱模型采用测杆方式进行测量，通过不同的方式确定接触式测头的进给方向。
[0031]S3，建立坐标系：根据待加工导向叶片上选取的6个特征点，建立叶片在机床坐标系的理论模型，根据这六个特征点采用接触式测头对实际叶片的位置进行检测，实际检测到的六个点构成了一个叶片在机床上的实际位置模型，将这个模型与理论模型进行拟合，通过迭代计算拟合模型与实际零件的偏差，计算待加工导向叶片三个平移自由度和三个旋转自由度，多次迭代计算直到拟合后的型面误差小于0.03mm，得到拟合后的坐标系，在该拟合后的坐标系下加工叶身气膜孔；
[0032]S4，同理，分别在上缘板或下缘板上分别选取多个特征点，根据上缘板或下缘板上选取的多个特征点建立上缘板或下缘板在机床坐标系的理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮导向叶片气膜孔加工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，以导向叶片缘板加工面为定位面将待加工导向叶片装夹定位；S2，在待加工导向叶片的上缘板和下缘板分别选取一个特征点，在待加工导向叶片的叶身上选取多个特征点，以上缘板的特征点和叶身上选取的多个特征点建立1号坐标系，以下缘板的特征点和叶身上选取的多个特征点建立2号坐标系，将1号坐标系和2号坐标系进行拟合得到叶片在机床坐标系的理论模型；S3，根据选取的特征点对待加工导向叶片的特征点位置进行检测，得到待加工导向叶片在机床上的实际位置模型，将实际位置模型与理论模型进行拟合，通过迭代计算理论模型与实际位置模型的偏差至误差小于设定阈值，得到拟合后的坐标系，进行待加工导向叶片的叶身气膜孔加工；S4，分别在上缘板或下缘板上分别选取多个特征点，根据上缘板或下缘板上选取的多个特征点建立上缘板或下缘板在机床坐标系的理论模型；同理测量得到上缘板或下缘板在机床上的实际位置模型，对上缘板或下缘板的实际位置模型与其理论模型进行拟合得到上缘板或下缘板的拟合后的坐标系，根据该坐标系对上缘板或下缘板上的气膜孔进行加工。2.根据权利要求1所述的一种涡轮导向叶片气膜孔加工方法，其特征在于，取气膜孔分布最多处的曲率半径最大的区域，根据该区域的平面模型选取特征点。3.根据权利要求1所述的一种涡轮导向叶片气膜孔加工方法，其特征在于，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞科，肖红，杨嘉，乔诗雨，王冬，王震，张军全，张峻铭，
申请(专利权)人：中国航发动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：