一種整體葉輪中心糾偏計算方法
【專利摘要】一種整體葉輪中心糾偏計算方法，確定及應(yīng)用過程為：確定并計算盤體部位中心線，通過UG建模軟件確定并計算葉片部位中心線，確定整體葉輪中心線，保證輪盤部位和葉片部位余量均勻，計算并確定待加工部位理論尺寸，固化到工藝文件中；建立零件及毛坯模型，確定理論毛坯葉片部位最小寬度及進(jìn)排氣邊緣距葉型積疊線的距離，分析余量分配情況并繪制加工余量圖，確定并計算盤體部位中心線，確定并計算葉片部位中心線，確定整體葉輪中心線。本發(fā)明的優(yōu)點：針對葉片部位為W型的整體葉輪毛坯，在毛坯余量滿足的情況下，能保證后續(xù)加工出合格的整體葉輪零件，避免了在粗加工階段由于輪盤和葉片部位錯模量過大導(dǎo)致局部余量不足。
【專利說明】一種整體葉輪中心糾偏計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械制造領(lǐng)域，特別涉及了一種整體葉輪中心糾偏計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]整體葉輪是航空發(fā)動機的一種新型結(jié)構(gòu)部件，它是將發(fā)動機轉(zhuǎn)子的葉片和輪盤通過先進(jìn)的工藝做成一體，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，整體葉輪結(jié)構(gòu)消除了氣流在榫根與榫槽間隙中流動所帶來的損失，同時減輕了發(fā)動機重量，減少了零件數(shù)量，使發(fā)動機的結(jié)構(gòu)大為簡化。是提高發(fā)動機可靠性和推重比的一條重要途徑。由于整體葉盤的葉型的復(fù)雜性和特殊性，其葉片部位的毛坯形狀通常有圓餅型和W型兩種結(jié)構(gòu)，圓餅型結(jié)構(gòu)毛坯模具設(shè)計制造和鍛造過程簡單，但原材料消耗量大，后續(xù)機械加工余量大，W型結(jié)構(gòu)毛坯模具設(shè)計制造困難，鍛造過程復(fù)雜，但原材料消耗量少，葉片部位余量均勻，是零件高效精益制造的發(fā)展方向。
[0003]整體葉輪毛坯為等溫模鍛件，針對葉片部位為W型的毛坯，其輪盤和葉片部位采用兩種不同的模具鍛造，這會造成在毛坯的鍛造過程中，容易出現(xiàn)輪盤與葉片部位中心線與理論中心線不一致的情況，從而產(chǎn)生錯模量。同時，由于整體葉輪毛坯的鍛造工藝為新工藝，在初期鍛造階段，也極易出現(xiàn)毛坯實際余量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論余量的情況，即毛坯的欠壓量(實際余量與理論余量之差)過大。
[0004]基于上述兩種情況，在后續(xù)的機械加工中，若不考慮欠壓量和錯模量，而僅是以理論數(shù)值做參考，會導(dǎo)致W型整體葉輪毛坯局部余量不足，從而造成毛坯報廢。因此，亟需找到一種既能保證輪盤部位余量均勻又能保證葉片部位余量均勻的方法，即W型毛坯中心糾偏方法，以適應(yīng)不同欠壓量及錯模量的毛坯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決葉片部位為W型毛坯的中心糾偏難題，以適應(yīng)不同欠壓量及錯模量的毛坯，從工藝上保證毛坯100%利用率及后續(xù)加工的正確性，特提供了一種整體葉輪中心糾偏計算方法。
[0006]本發(fā)明提供了一種整體葉輪中心糾偏計算方法，其特征在于:所述的整體葉輪中心糾偏計算方法，
[0007]對大型W型整體葉輪毛坯糾偏算法:葉輪直徑尺寸約870mm，葉片部位葉片數(shù)量為43片，葉片之間夾角為8.37°，葉片扭角約14°，葉片長度約130mm，寬度約75mm，盤體部位盤心孔厚度為32mm，輪盤中心線和葉型積疊線重合，糾偏算法確定及應(yīng)用過程為:
[0008]a)確定并計算盤體部位中心線
[0009]b)通過UG建模軟件確定并計算葉片部位中心線
[0010]c)確定整體葉輪中心線,保證輪盤部位和葉片部位余量均勻
[0011]d)計算并確定待加工部位理論尺寸，固化到工藝文件中。
[0012]對中型W型整體葉輪毛坯糾偏算法:
[0013]葉輪直徑尺寸約640_，葉片部位葉片數(shù)量為60片，葉片之間夾角為6°，葉片扭角約11°，葉片長度約80mm，寬度約60mm，盤體部位盤心孔厚度為30mm，輪盤中心線和葉型積疊線偏差1.5mm,糾偏算法確定及應(yīng)用過程為:
[0014]a)確定并計算盤體部位中心線
[0015]b)通過UG建模軟件確定并計算葉片部位中心線
[0016]c)確定整體葉輪中心線,保證輪盤部位和葉片部位余量均勻
[0017]d)計算并確定待加工部位理論尺寸，固化到工藝文件中；
[0018]建立零件及毛坯模型，確定理論毛坯葉片部位最小寬度及進(jìn)排氣邊緣距葉型積疊線的距離，分析余量分配情況并繪制加工余量圖，確定并計算盤體部位中心線，確定并計算葉片部位中心線，確定整體葉輪中心線，計算并確定待加工部位理論尺寸，固化到工藝文件中；
[0019]步驟(1)，利用UG建模軟件，建立該整體葉輪零件和毛坯三維模型(毛坯理論余量為單邊8_)，經(jīng)測量，該毛坯葉片葉尖部位最小寬度為61.3_，其中，進(jìn)氣邊邊緣部位距離葉型積疊線距離為31.4mm，排氣邊邊緣部位距離葉型積疊線距離為29.9mm。圖2所示。
[0020]步驟(2)，根據(jù)整體葉輪加工路線，確定糾偏后零件余量為5mm，加工余量圖見圖2所示。其中，待加工表面①距整體葉輪中心線理論尺寸為78mm。
[0021]以下結(jié)合圖3描述具體計算和執(zhí)行過程，其中hi為輪盤與基準(zhǔn)面之間的距離實測值，h2為最低的W型波峰位置與基準(zhǔn)面之間距離實測值，h3為輪盤高度實測值，h4為最低的兩個W型波峰位置的高度差實測值。
[0022]步驟(3)，由圖3可以得出:輪盤部位中心線實際位置為h3/2，輪盤中心線距基準(zhǔn)面距離為LI,即:Ll=h3/2+hl ；
[0023]步驟(4)，由由圖3可以得出:葉片部位積疊線實際位置為(h4_61.3)/2+29.9，葉型積疊線距基準(zhǔn)面距離為L2，即:L2= (h4-61.3) /2+29.9+h2 ；
[0024]步驟(5)，為同時保證輪盤部位和葉片部位余量均勻，需確定兩者實際中心線的平均值，即整體葉輪的實際中心線=(盤體實際中心線+葉型實際中心線)/2。結(jié)合步驟(3)和(4)得出整體葉輪實際中心線距離基準(zhǔn)面距離為L，即:L= (Ll+L2)/2={ (h3/2+hl)+ [ (h4-61.3) /2+29.9+h2]}/2 ；
[0025]步驟(6)，根據(jù)步驟(2)內(nèi)容，待加工表面①留5mm余量，因此，從基準(zhǔn)面到待加工表面①的實際尺寸H=葉輪實際中心線距離基準(zhǔn)面距離+待加工表面①距整體葉輪中心線理論尺寸，即 H=L+78={ (h3/2+hl) +[ (h4_61.3)/2+29.9+h2]}/2+78= (hl+h2)/2+[ (h3+h4]/4+77.25。
[0026]驗證總結(jié):
[0027]在大型和中型葉輪毛坯糾偏算法中，針對實際加工中，葉片部位為W型的整體葉輪毛坯存在欠壓量及錯模量不同的情況，借助數(shù)學(xué)理論知識和UG建模軟件并通過計算分析，得出整體葉輪毛坯，葉片部位為W型，輪盤和葉片部位中心的糾偏算法，并落實到工藝文件中。
[0028]該糾偏算法為新方法，本發(fā)明提供了一套有數(shù)學(xué)依據(jù)的W型整體葉輪毛坯中心糾偏算法，容易掌握，該算法能適應(yīng)不同欠壓量及錯模量的毛坯，從工藝上保證毛坯100%利用率及后續(xù)加工的正確性。
[0029]本發(fā)明的優(yōu)點:[0030]本發(fā)明所述的整體葉輪中心糾偏計算方法，針對葉片部位為W型的整體葉輪毛坯，糾偏算法對不同欠壓量及錯模量的毛坯均適用，在毛坯余量滿足的情況下，能保證后續(xù)加工出合格的整體葉輪零件，避免了在粗加工階段由于輪盤和葉片部位錯模量過大導(dǎo)致局部余量不足，從而造成毛坯報廢的可能性。該糾偏算法應(yīng)用在某發(fā)動機整體葉輪工藝文件中，現(xiàn)場使用效果很好，投產(chǎn)的毛坯100%可用，質(zhì)量穩(wěn)定，可以擴展至其它葉片部位為W型的整體葉輪毛坯的零件工藝文件中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0032]圖1為葉型部位尺寸示意圖；
[0033]圖2為加工余量圖；
[0034]圖3為糾偏算法計算不意圖。
【具體實施方式】
[0035]實施例1
[0036]本實施例提供了一種整體葉輪中心糾偏計算方法，其特征在于:所述的整體葉輪中心糾偏計算方法，
[0037]對大型W型整體葉輪毛坯糾偏算法:葉輪直徑尺寸約870mm，葉片部位葉片數(shù)量為43片，葉片之間夾角為8.37°，葉片扭角約14°，葉片長度約130mm，寬度約75mm，盤體部位盤心孔厚度為32mm，輪盤中心線和葉型積疊線重合，糾偏算法確定及應(yīng)用過程為:
[0038]a)確定并計算盤體部位中心線
[0039]b)通過UG建模軟件確定并計算葉片部位中心線
[0040]c)確定整體葉輪中心線,保證輪盤部位和葉片部位余量均勻
[0041]d)計算并確定待加工部位理論尺寸，固化到工藝文件中。
[0042]對中型W型整體葉輪毛坯糾偏算法:
[0043]葉輪直徑尺寸約640_，葉片部位葉片數(shù)量為60片，葉片之間夾角為6°，葉片扭角約11°，葉片長度約80mm，寬度約60mm，盤體部位盤心孔厚度為30mm，輪盤中心線和葉型積疊線偏差1.5mm,糾偏算法確定及應(yīng)用過程為:
[0044]a)確定并計算盤體部位中心線
[0045]b)通過UG建模軟件確定并計算葉片部位中心線
[0046]c)確定整體葉輪中心線,保證輪盤部位和葉片部位余量均勻
[0047]d)計算并確定待加工部位理論尺寸，固化到工藝文件中；
[0048]建立零件及毛坯模型，確定理論毛坯葉片部位最小寬度及進(jìn)排氣邊緣距葉型積疊線的距離，分析余量分配情況并繪制加工余量圖，確定并計算盤體部位中心線，確定并計算葉片部位中心線，確定整體葉輪中心線，計算并確定待加工部位理論尺寸，固化到工藝文件中；
[0049]步驟(I)，利用UG建模軟件，建立該整體葉輪零件和毛坯三維模型(毛坯理論余量為單邊8_)，經(jīng)測量，該毛坯葉片葉尖部位最小寬度為61.3_，其中，進(jìn)氣邊邊緣部位距離葉型積疊線距離為31.4mm，排氣邊邊緣部位距離葉型積疊線距離為29.9mm。圖2所示。[0050]步驟(2)，根據(jù)整體葉輪加工路線，確定糾偏后零件余量為5mm，加工余量圖見圖2所示。其中，待加工表面①距整體葉輪中心線理論尺寸為78mm。
[0051]以下結(jié)合圖3描述具體計算和執(zhí)行過程，其中hi為輪盤與基準(zhǔn)面之間的距離實測值，h2為最低的W型波峰位置與基準(zhǔn)面之間距離實測值，h3為輪盤高度實測值，h4為最低的兩個W型波峰位置的高度差實測值。
[0052]步驟(3)，由圖3可以得出:輪盤部位中心線實際位置為h3/2，輪盤中心線距基準(zhǔn)面距離為LI,即:Ll=h3/2+hl ；
[0053]步驟(4)，由由圖3可以得出:葉片部位積疊線實際位置為(h4_61.3)/2+29.9，葉型積疊線距基準(zhǔn)面距離為L2，即:L2= (h4-61.3) /2+29.9+h2 ；
[0054]步驟(5)，為同時保證輪盤部位和葉片部位余量均勻，需確定兩者實際中心線的平均值，即整體葉輪的實際中心線=(盤體實際中心線+葉型實際中心線)/2。結(jié)合步驟
(3)和(4)得出整體葉輪實際中心線距離基準(zhǔn)面距離為L，即:L= (Ll+L2)/2={ (h3/2+hl)+ [ (h4-61.3) /2+29.9+h2]}/2 ；
[0055]步驟(6)，根據(jù)步驟(2)內(nèi)容，待加工表面①留5mm余量，因此，從基準(zhǔn)面到待加工表面①的實際尺寸H=葉輪實際中心線距離基準(zhǔn)面距離+待加工表面①距整體葉輪中心線理論尺寸，即 H=L+78={ (h3/2+hl) +[ (h4_61.3)/2+29.9+h2]}/2+78= (hl+h2)/2+[ (h3+h4]/4+77.25。
[0056]驗證總結(jié):
[0057]在大型和中型葉輪毛坯糾偏算法中，針對實際加工中，葉片部位為W型的整體葉輪毛坯存在欠壓量及錯模量不同的情況，借助數(shù)學(xué)理論知識和UG建模軟件并通過計算分析，得出整體葉輪毛坯，葉片部位為W型，輪盤和葉片部位中心的糾偏算法，并落實到工藝文件中。
[0058]該糾偏算法為新方法，本發(fā)明提供了一套有數(shù)學(xué)依據(jù)的W型整體葉輪毛坯中心糾偏算法，容易掌握，該算法能適應(yīng)不同欠壓量及錯模量的毛坯，從工藝上保證毛坯100%利用率及后續(xù)加工的正確性。
【權(quán)利要求】
1.一種整體葉輪中心糾偏計算方法，其特征在于:所述的整體葉輪中心糾偏計算方法， 對大型W型整體葉輪毛坯糾偏算法:葉輪直徑尺寸約870mm，葉片部位葉片數(shù)量為43片，葉片之間夾角為8.37°，葉片扭角約14°，葉片長度約130mm，寬度約75mm，盤體部位盤心孔厚度為32mm，輪盤中心線和葉型積疊線重合，糾偏算法確定及應(yīng)用過程為: a)確定并計算盤體部位中心線 b)通過UG建模軟件確定并計算葉片部位中心線 c)確定整體葉輪中心線，保證輪盤部位和葉片部位余量均勻 d)計算并確定待加工部位理論尺寸，固化到工藝文件中； 對中型W型整體葉輪毛坯糾偏算法: 葉輪直徑尺寸約640_，葉片部位葉片數(shù)量為60片，葉片之間夾角為6°，葉片扭角約11°，葉片長度約80mm,寬度約60mm,盤體部位盤心孔厚度為30mm,輪盤中心線和葉型積疊線偏差1.5mm,糾偏算法確定及應(yīng)用過程為: a)確定并計算盤體部位中心線 b)通過UG建模軟件確定并計算葉片部位中心線 c)確定整體葉輪中心線，保證輪盤部位和葉片部位余量均勻· d)計算并確定待加工部位理論尺寸，固化到工藝文件中； 建立零件及毛坯模型，確定理論毛坯葉片部位最小寬度及進(jìn)排氣邊緣距葉型積疊線的距離,分析余量分配情況并繪制加工余量圖,確定并計算盤體部位中心線,確定并計算葉片部位中心線,確定整體葉輪中心線。
2.按照權(quán)利要求1所述的整體葉輪中心糾偏計算方法，其特征在于:計算并確定待加工部位理論尺寸，固化到工藝文件中； 步驟(1)，利用UG建模軟件，建立該整體葉輪零件和毛坯三維模型(毛坯理論余量為單邊8_)，經(jīng)測量，該毛坯葉片葉尖部位最小寬度為61.3_，其中，進(jìn)氣邊邊緣部位距離葉型積疊線距離為31.4mm，排氣邊邊緣部位距離葉型積疊線距離為29.9mm ； 步驟(2)，根據(jù)整體葉輪加工路線，確定糾偏后零件余量為5mm，其中，待加工表面①距整體葉輪中心線理論尺寸為78mm ； 具體計算和執(zhí)行過程，其中hi為輪盤與基準(zhǔn)面之間的距離實測值，h2為最低的W型波峰位置與基準(zhǔn)面之間距離實測值，h3為輪盤高度實測值，h4為最低的兩個W型波峰位置的高度差實測值； 步驟(3)，由圖3可以得出:輪盤部位中心線實際位置為h3/2，輪盤中心線距基準(zhǔn)面距離為 LI,即:Ll=h3/2+hl ； 步驟(4)，由由圖3可以得出:葉片部位積疊線實際位置為(h4-61.3)/2+29.9，葉型積疊線距基準(zhǔn)面距離為L2，即:L2= (h4-61.3) /2+29.9+h2 ； 步驟(5)，為同時保證輪盤部位和葉片部位余量均勻，需確定兩者實際中心線的平均值，即整體葉輪的實際中心線=(盤體實際中心線+葉型實際中心線)/2 ;結(jié)合步驟(3)和(4)得出整體葉輪實際中心線距離基準(zhǔn)面距離為L，即:L=(Ll+L2)/2={(h3/2+hl)+[(h4-61.3)/2+29.9+h2]}/2 ； 步驟(6)，根據(jù)步驟(2)內(nèi)容，待加工表面①留5mm余量，因此，從基準(zhǔn)面到待加工表面①的實際尺寸H=葉輪實際中心線距離基準(zhǔn)面距離+待加工表面①距整體葉輪中心線理論尺寸，即 H=L+78={ (h3/2+hl) +[ (h4_61.3)/2+29.9+h2]}/2+78= (hl+h2)/2+[ (h3+ h4]/4+77.25。
【文檔編號】G06F17/50GK103593499SQ201310473890
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】李丹, 岳召啟, 胡曉群, 劉德生, 李家永 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團(tuán))有限責(zé)任公司