[发明专利]一种航空发动机叶片精锻件终锻模的优化设计方法

权利要求书

1.一种航空发动机叶片精锻件终锻模的优化设计方法，其特征在于：包括，

S1，补偿叶型厚度轮廓，设计初版终锻模；

S2，试锻精锻叶片并检测；

S3，计算实测叶型的补偿参数；

S4，补偿前、后缘厚度；

S5，补偿叶型轮廓；

S6，补偿叶型扭角；

S7，补偿叶型弯曲；

S8，完成模具三维模型更新迭代；

其中，

S1具体包括，

S1.1，在叶片锻件图XYZ坐标系下，从叶片理论前缘和理论后缘这两端中选择圆弧直径较大的一端，从该端对应的厚度点处开始，向着远离圆弧直径较小一端方向规律延伸盆背叶身型线，并使其收拢至基本与圆弧直径较小一端的收口大小近似一致，形成盆背叶身型线的新前缘或新后缘；

S1.2，针对叶片锻件图Z轴向的各个叶身叶型截面所在的XY平面，在XY平面内作三条与叶片锻件图Y轴向平行的直线，分别与理论前缘、理论后缘以及S1.1中形成的新前缘或新后缘的收口处圆弧相切并形成三个切点，确保各XY平面中偏移量基本一致，所述偏移量为理论前缘和理论后缘中圆弧直径较大的一端对应切点所在直线到理论前缘和理论后缘中圆弧直径较大的一端规律延伸形成的新前缘或新后缘对应切点所在直线之间的垂直距离；

S1.3，以S1.2形成的三个切点中最外侧的两个切点为圆心，分别作直径相等的第一圆周和第二圆周，第一圆周和第二圆周与盆背叶身型线相交于四个点，分别以这四个点为起点、以S1.2中所作三条直线中最外侧的两条直线上的点为终点各画四条圆弧，每条圆弧的第三点位于起点和终点之间，理论前缘侧的两条圆弧以及理论后缘侧的两条圆弧使理论盆背叶身型线从圆弧起点处逐渐开喇叭口，新前缘或新后缘侧的喇叭口终点开口宽度大于S1.1中规律延伸构成的盆背叶身型线新前缘或新后缘厚度点处规律延伸至S1.2中所作直线得到的两个交点之间的距离；

S1.4，分别以叶片精锻件理论前缘的厚度点连线和理论后缘的厚度点连线延伸至S1.3中开喇叭口形成的理论前缘端、理论后缘端盆背侧圆弧，从而形成四个交点，分别以这四个交点为初始点作四条样条曲线或圆弧曲线形成两个喇叭口，喇叭口曲线起初与叶身型线延伸规律趋于一致，而后该喇叭口开度在一定距离内按一定圆的外径逐步开大，前述圆的圆心在盆背叶型的中弧线上或中弧线的延长线上，喇叭口曲线最终延伸至S1.3中所作的第一圆周和第二圆周；

S1.5，将S1.4中喇叭口曲线与S1.3中夹在前后缘厚度点内的盆背叶身型线连接形成模具型腔曲线，由曲线组生成曲面，由曲面拉伸成体，用求差法做出安装板及定位凸台后加设拔模角，按模座对应的模块尺寸修正模具模型，做出初版终锻模；

S2具体包括，

S2.1，根据S1设计的初版终锻模进行试锻，调整上、下模具的前、后及左、右错移，调整模座吻合板，按锻件图厚度要求控制锻件厚度，以各截面最大厚度值最小的截面达标为准，完成精锻件的试锻，控制厚度波动；

S2.2，对精锻叶片进行检测，以锻件图中选定的6个定位点为基准，使定位点误差在千分位，检测叶身盆背型线，得到盆背实测点数据，即在锻件坐标系下锻件实物的实际坐标点；

S3具体包括：

S3.1，拟合方法：首先作出叶型的中弧线，在锻件前后缘厚度定义点处作中弧线的垂线，与理论盆向叶型交于点A，与理论背向叶型交于点B，直线AB的长度定义为前缘理论厚度Cq，垂线与实际叶盆线交于A1，与实际叶背线交于B1，直线A1B1的长度定义为前缘实际厚度Cqs；同理，通过点C、D、C1、D1得到后缘理论厚度Ch和后缘实际厚度Chs；以点A、点B连线的中点与点C、点D连线的中点构造直线L，以点A1、点B1连线的中点及点C1、点D1连线的中点构造直线L1，实际盆背型线绕定义的旋转中心将构造的直线L1旋转至与理论直线L平行，实际盆背型线再按L1与L在Y轴方向的距离平移，得到第一次旋转量α1和平移量StackY1；用旋转和平移后的实际叶盆叶背型线再次构造点A1、R1、C1、D1和直线L1，再次旋转和平移，得到第二次旋转量α2和平移量StackY2，直到第n次旋转和平移后，当旋转量和平移量小于0.005时，即完成叶型拟合，此时最终的旋转量为α＝α1+α2+…+αn，最终的平移量为StackY＝StackY1+StackY2…+StackYn；

S3.2，确定叶型的三个厚度：内切于理论叶型的最大圆直径为理论最大厚度Cmax，内切于实际叶型的最大圆直径为实际最大厚度Cmaxs；直线AB的长度定义为前缘理论厚度Cq，直线A1B1的长度定义为前缘实际厚度Cqs；同理，通过点C、D、C1、D1得到后缘理论厚度Ch和后缘实际厚度Chs；

S3.3，确定叶型轮廓度：轮廓度为不带基准符号的轮廓度，实际叶型按S3.1拟合方法拟合好后，用实际叶型与理论叶型点对点偏差值中的最大值减去最小值即为轮廓度；

S3.4，确定叶型扭角：采用S3.1中叶型拟合旋转的角度α；

S3.5，计算出叶型所有截面的平移量StackY后，设定其中一个定位截面平移量为StackY-1，对应截面位置为Z1，然后构造点(StackY-1，Z1)，设定另一个定位截面平移量为StackY-2，对应截面位置为Z2，然后构造点(StackY-2，Z2)，在YZ平面上点(StackY-1，Z1)和点(StackY-2，Z2)构造成一直线LBow，其他截面平移量构造的点(StackYn，Zn)到直线LBow的距离即为该截面的弯曲值Bown，Zn为截面在Z向的距离位置；

S4具体包括，

前后缘厚度补偿时，比较Cqs/Chs相对于Cq/Ch的偏差大小，按偏差值最小的值来调整偏差值最大的值，以最小偏差的厚度点为旋转中心，将盆背叶型在较大偏差的厚度点位置旋转|(Cqs-Cq)-(Chs-Ch)|/2的量，调整后使前后缘厚度的理论值与实际值偏差一致，即(Cqs-Cq)＝(Chs-Ch)；对比各截面前后缘厚度(Cqs-Cq)与(Chs-Ch)分布，找出其偏差值的分布居中值与最小偏差值的差值的一半来偏置盆背叶型曲线，以补偿调整前后缘厚度后叶型最大厚度的偏失；

S5具体包括，

轮廓度补偿时，首先计算拟合后叶型的每个实测值测点到理论设计叶型的距离，并记录偏离理论设计叶型的方向，余量偏大时补偿方向为负，即往负方向补偿轮廓，余量偏小时补偿方向为正，即往正方向补偿轮廓，得到每个测点的矢量和矢量大小，在模具型线对应点处按相应的矢量和矢量大小进行调整，调整因子按1:1进行；

S6具体包括，

叶型扭角补偿时，将模具各个截面盆背型线以自定义的旋转中心为旋转基点，按相反的方向旋转叶型扭角值α大小即完成扭角的调整；

S7具体包括，

叶型弯曲补偿时，将模具各个截面盆背型线沿弯曲实测中偏移方向的相反方向移动Bown大小的弯曲值即可完成叶型弯曲的补偿；

S8具体包括，

完成模具三维模型更新迭代，由S3～S7补偿优化后的模具型腔曲线组生成曲面，由曲面生成模具型腔，完成模具实体更新，迭代模具做出第一版的终锻模，不断地重复S2～S8步骤可不断的逼近补偿优化迭代模具。