【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及精密加工，具體是涉及渦輪葉片基準的帶約束配準方法。
技術介紹
1、目前渦輪葉片因其工作在溫度高、應力復雜、環境惡劣的環境，國內外主要使用鎳基高溫合金具通過精密鑄造工藝制造葉片毛坯，由于鑄造工藝過程復雜，目前精鑄渦輪仍然主要通過人工打磨的方式實現，但人工反復磨拋不僅效率低下、一致性差、良品率低、無法滿足航發葉片的加工要求，不利于葉片后續的整體裝配，影響發動機的服役性能，且工人勞動強度大、工作環境惡劣。隨著航空技術的快速發展，航空發動機的性能要求及產量需求越來越高，對精鑄葉片的高效數控加工的需求越來越迫切。
2、為解決此問題，對精鑄葉片采用三坐標進行測量，標定葉片相對于夾具的位置，并根據測量葉片型面余量信息，采用機器人自適應砂帶磨削的方法對航發精鑄葉片進行定量的材料去除，保證其加工精度，但該方法實施過程中需要三坐標的介入，且因機器人自身精度、去量模型準確性等問題往往需要多次迭代加工以保證其精度，生產滿足大批量精鑄葉片高效生產的需求。
3、由此產生了基于自主開發的陣列加工設備，首先采用六點定位夾具以精鑄葉片葉身為基準配合低熔點澆筑將精鑄葉片的基準轉移到澆鑄盒上，因六點定位有一定的隨機性及低熔點合金澆鑄的形變，在基準轉移后需通過三坐標對精鑄葉片進行測量并基于測量數據對精鑄葉片進行聚類分組，最后對處于同一組的精鑄葉片實現了高效陣列磨拋加工，但該方法仍未擺脫對三坐標設備的依賴制約了加工效率的進一步提高，同時該方法中使用了低熔點合金，而低熔點合金有污染葉片基體的隱患，澆鑄工藝正在逐步被取締。綜上所述，精鑄
4、針對這兩個難點，同時遵循機械加工中“基準先行”的原則，如何通過在機測量或專用量具快速獲取葉片型面數據，配準葉片型面數據及葉片理論模型，是目前首要的技術難題。為后續以葉片葉身型面為基準在葉片榫頭或輔助夾具上制備出工藝基準，保證后續數控加工中葉片裝夾的準確性、快速性及可靠性，實現精鑄葉片的高效數控加工，提供理論依據。
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術目的旨在至少部分解決上述技術問題，從而提供一種渦輪葉片基準的帶約束配準方法，通過在機測量或專用量具快速獲取葉片型面數據，配準葉片型面數據及葉片理論模型，保證后續數控加工中葉片裝夾的準確性、快速性及可靠性。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供一種渦輪葉片基準的帶約束配準方法，包括如下步驟：
3、s100、測量葉片關鍵型面線上的點位信息，獲取葉片型面數據；以及獲取葉片的理論模型；
4、s200、設計含懲罰項的適應度函數，并采用經加速處理的pso算法配準測量點位與理論模型。
5、本專利技術進一步優選地技術方案為，步驟s100中所述測量葉片關鍵型面線上的點位信息，獲取葉片型面數據，具體為：采用機械加緊的方式對葉片進行固定后，通過在機測量或專用量具快速獲取精鑄葉片的關鍵型面線上的點位信息。
6、作為優選，基于數字千分表的在機測量獲取葉片的關鍵型面線上的點位信息，具體包括：
7、s111、根據葉片型面特性在葉身上規劃處測量軌跡，測量點規劃在葉盆、葉背的設計截面線附近，測量點處的刀軸法矢為垂直于曲面，通過設置軌跡的誤差控制測量點的總數；
8、s112、設置測量時數字千分表的預壓量ε、接近速度和安全距離參數，通過專用的后置程序將在cam軟件中生成的測量軌跡轉換為nc代碼后，進行在機測量；
9、s113、提取出每個測量點對應的測量數據，結合測量點刀位點數據、刀位點對應的刀軸法矢、預壓量及千分表側頭半徑，通過公式（1）求解葉片型面測量點的實際坐標：
10、??????????????????（1）；
11、其中， i為測量點位的編號，。
12、作為優選，基于電感量儀的離線測量獲取葉片的關鍵型面線上的點位信息，具體包括：
13、s121、采用三坐標對葉片進行標準葉片的標定；
14、s122、使用多個電感量儀對測量點同時進行測量；
15、s123、電感量儀測量時的測量數據為?，電感量儀對應標準葉片的型面數據點坐標為側頭法矢為、側頭半徑為，通過公式（2）求解葉片型面測量點的實際坐標：
16、???????????????????（2）；
17、其中 i為電感量儀的編號，。
18、作為優選，通過在機測量獲取小批量葉片型面線上的點位信息，通過專用量具獲取大批量葉片型面線上的點位信息。
19、作為優選，步驟s200所述設計含懲罰項的適應度函數，具體方法包括：
20、s211、對測量的葉片型面點進行空間旋轉平移變換；
21、s212、逐點計算旋轉平移后測量點到葉片模型的距離 l i；
22、s213、以各距離的平方和為原始適應度函數，同時判斷各距離是否在考慮最小加工余量的公差帶范圍內，采用公式（3）計算適應度函數的懲罰項：
23、????????????????????????????????????????（3）；
24、其中，為懲罰因子，的計算式為：
25、???????????（4）；
26、其中，、、和分別為對應于測量點的處葉片的上偏差、下偏差、最小加工余量和誤差系數；
27、s214、設計最終的適應度函數為，配準優化目標為最小。
28、作為優選，步驟s211所述對測量的葉片型面點進行空間旋轉平移變換，具體為：
29、采用圍繞固定的坐標系轉動平移的方式對原始測量點進行坐標變換，變換過程中固定坐標系的原點，測量點圍繞已經固定的軸旋轉后再進行平移；
30、令變換參數為和，其中為圍繞x軸轉動角，為圍繞y軸轉動角，為圍繞z軸轉動角，、、為依次繞x、y、z軸旋轉后沿x、y、z軸的平移量；將齊次化依次左乘個變換矩陣可得旋轉平移后測量點?。
31、作為優選，步驟s212所述逐點計算旋轉平移后測量點到葉片模型的距離，具體為：
32、將葉片模型表達為三角網格模型，并對三角網格曲面建立動態檢索樹，通過檢索樹快速搜尋距到點在閾值距離內的緊鄰三角面片，其中，依次計算點到緊鄰三角面片的距離，取其中絕對值最小的作為最終的距離。
33、作為優選，步驟s200所述采用經加速處理的pso算法配準測量點位與理論模型，具體方法為：
34、配準時通過pso算法優化變換參數和，即在6個變換參數的變量空間內搜索最佳參數值；
35、、以及為設置搜索空間時先指定沿本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種渦輪葉片基準的帶約束配準方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的渦輪葉片基準的帶約束配準方法，其特征在于，步驟S100中所述測量葉片關鍵型面線上的點位信息，獲取葉片型面數據，具體為：采用機械加緊的方式對葉片進行固定后，通過在機測量或專用量具快速獲取精鑄葉片的關鍵型面線上的點位信息。
3.根據權利要求2所述的渦輪葉片基準的帶約束配準方法，其特征在于，基于數字千分表的在機測量獲取葉片的關鍵型面線上的點位信息，具體包括：
4.根據權利要求2所述的渦輪葉片基準的帶約束配準方法，其特征在于，基于電感量儀的離線測量獲取葉片的關鍵型面線上的點位信息，具體包括：
5.根據權利要求2所述的渦輪葉片基準的帶約束配準方法，其特征在于，通過在機測量獲取小批量葉片型面線上的點位信息，通過專用量具獲取大批量葉片型面線上的點位信息。
6.根據權利要求3或4其中一項所述的渦輪葉片基準的帶約束配準方法，其特征在于，步驟S200中設計含懲罰項的適應度函數，具體方法包括：
7.根據權利要求6所述的渦輪葉片基準的帶約束配準
8.根據權利要求6所述的渦輪葉片基準的帶約束配準方法，其特征在于，步驟S212中逐點計算旋轉平移后測量點到葉片模型的距離，具體為：
9.根據權利要求8所述的渦輪葉片基準的帶約束配準方法，其特征在于，步驟S200中采用經加速處理的PSO算法配準測量點位與理論模型，具體方法為：
10.一種渦輪葉片基準加工方法，其特征在于，首先采用權利要求1所述的渦輪葉片基準的帶約束配準方法，配準測量點位與理論模型，然后進行如下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種渦輪葉片基準的帶約束配準方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的渦輪葉片基準的帶約束配準方法，其特征在于，步驟s100中所述測量葉片關鍵型面線上的點位信息，獲取葉片型面數據，具體為：采用機械加緊的方式對葉片進行固定后，通過在機測量或專用量具快速獲取精鑄葉片的關鍵型面線上的點位信息。
3.根據權利要求2所述的渦輪葉片基準的帶約束配準方法，其特征在于，基于數字千分表的在機測量獲取葉片的關鍵型面線上的點位信息，具體包括：
4.根據權利要求2所述的渦輪葉片基準的帶約束配準方法，其特征在于，基于電感量儀的離線測量獲取葉片的關鍵型面線上的點位信息，具體包括：
5.根據權利要求2所述的渦輪葉片基準的帶約束配準方法，其特征在于，通過在機測量獲取小批量葉片型面線上的點位信息，通過專用量具獲取大批量葉...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳志同，崔傳輝，張淑敏，
申請(專利權)人：山東天舟精密機械有限公司，
類型：發明
國別省市：
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