航空发动机叶片数字化再制造方法研究

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航空发动机叶片四轴加工_产品创新数字化(PLM)_CAM_3609

航空发动机叶片四轴加工_产品创新数字化(PLM)_CAM_3609 航空发动机叶片四轴加工_产品创新数字化(PLM)_CAM一、概述飞机发动机的叶片大小不同，形状各异:从尺寸上看，大的叶片有250×60×10，小的只有30×10×5;从形状上看，带阻风台结构的稍复杂一些，需五轴联动铣削;不带阻风台的，用四轴加工即可。

所有叶片都有一个特点:薄，加工时易变形。

叶片的毛坯均为合金铸件，加工工序比较复杂，从图纸到成品，一般都要经过40,60个工序。

目前，发动机叶片(叶背、叶盆)的加工，大多采用三轴铣削，即在立式铣削中心(带旋转工作台)先铣叶背，然后转180?，再铣叶盆。

进汽边、出汽边以及叶根，在后续的工序中再处理。

这种铣削方法装卡次数多，加工效率低，并且加工后叶片变形大，叶片截面形状与原设计有较大误差。

如果采用四轴联动铣削，一次装卡就可把叶背、叶盆、进出汽边以及叶根同时加工出来，并且加工后的叶片变形也很小。

如果走刀路径设计的合理，加工后叶片表面的光洁度高，后续的辅助工序可以取消或减化，进汽边和出汽边也无需再处理。

从整体来看，叶片的加工质量和效率都会大为提高。

四轴铣削叶片，理想的刀具路径如下:(1)四轴铣削叶背、叶盆时，刀具沿轴线螺旋走刀，从一端走到另一端;(2)再单独铣一次进、出汽边，刀具沿叶片轴线从一端铣到另一端，以保证进、出汽边的形状精度和表面光洁度;(3)铣削叶根的过渡面时，确保叶片两端的凸台不受损伤。

二、叶背、叶盆铣削对于图1所示的叶片，可采用近似于螺旋的走刀路径。

刀具相对于叶片绕轴线做旋转运动，同时间断地沿轴线作直线运动，如图1所示。

采用这种走刀路径，叶片的变形小，质量可靠;叶背叶盆刀痕匀布，余量均匀，减少了后续打磨、抛光等工序的工作量，可明显地提高叶片的生产效率。

并且，编制这种走刀路径，较编制螺旋走刀路径容易得多。

图1 叶片走刀路径以下详细说明有关计算方法及参数的选择。

航空发动机精锻叶片数字化数控加工技术

航空发动机精锻叶片数字化数控加工技术随着航空业的不断发展和飞机性能的不断提升，航空发动机作为飞机的“心脏”，其性能对于整个飞机的安全和性能有着至关重要的影响。

而发动机叶片作为发动机中最关键的零部件之一，其制造工艺和加工精度直接影响了发动机的性能和效率。

目前，航空发动机精锻叶片数字化数控加工技术已经成为发展的趋势，为提升叶片制造的精度和效率，推动航空发动机的发展起到了积极的推动作用。

一、数字化叶片设计技术数字化叶片设计技术是航空发动机精锻叶片数字化数控加工技术的重要基础。

传统的叶片设计采用手工绘图和模型制作，这种方法效率低、精度不高且易受人为因素的影响。

而数字化叶片设计技术则采用计算机辅助设计软件，通过三维建模技术能够高效准确地完成叶片的设计工作，可以实现对叶片各种参数的实时监测和调整，保证叶片的设计精度和一致性。

数字化叶片设计技术还能够方便和CAD/CAM等软件进行数据交换和集成，使得叶片设计数据得以共享和传输，为后续的数控加工提供了良好的基础。

二、数字化数控加工技术数字化数控加工技术是航空发动机精锻叶片数字化数控加工技术的核心环节。

传统的叶片加工工艺中，需要通过数控机床进行铣削、钻孔等工序，但是这种方式难以满足叶片的复杂曲面和高精度加工需求。

而数字化数控加工技术则是将数字化叶片设计数据直接输入到数控机床上，通过程序控制实现叶片的加工，能够高效、精确地完成叶片的加工工序。

在数字化数控加工技术中，主要采用了一些先进的加工方法和设备，比如激光切割、激光熔化沉积、电火花加工等技术，这些新型的加工方法和设备能够更好地满足叶片复杂曲面和高精度加工的需求，同时提高了叶片的制造效率和一致性。

三、数字化质量检测技术数字化质量检测技术是航空发动机精锻叶片数字化数控加工技术的重要保障。

叶片作为航空发动机中的重要部件，其加工质量对于发动机的性能和安全有着至关重要的影响。

传统的叶片质量检测方式主要是依靠人工目测和简单的测量工具，难以满足叶片高精度加工的需求。

航空发动机叶片再制造技术的应用及其发展趋势

航空发动机叶片再制造技术的应用及其发展趋势航空发动机叶片再制造技术是指对废旧的航空发动机叶片进行修复、再制造或更新的技术，以降低航空发动机的维修成本、延长使用寿命，并提高发动机的性能和可靠性。

这一技术在航空领域中具有重要意义，能够进一步推动航空发动机的发展与创新。

1.修复与再制造：通过对叶片进行修复和再制造，使其恢复到原有性能水平，以减少修复成本和提高使用寿命。

修复过程中主要包括清洗、去除受损材料、填充修补、表面处理等步骤，再制造则涉及到材料选择、加工和热处理等工艺。

通过修复和再制造，航空发动机叶片的性能可以恢复到几乎与新制品相当。

2.更新与改进：利用再制造技术，对旧有叶片进行更新和改进，以提高性能和可靠性。

例如通过采用新材料、改变叶片结构、优化叶片内部流道等方式，实现对叶片性能的提升。

这样可以延长航空发动机的使用寿命，提高发动机的性能指标，同时降低运营成本。

3.节能环保：再制造技术对航空工业的发展有着重要意义。

航空发动机叶片是航空发动机中易受损的关键部件，采用再制造技术可以降低其对环境的影响。

通过再制造，可以避免废旧叶片的填埋和焚烧，减少对环境的污染，同时还可节约大量原材料和能源的消耗。

1.材料创新：新型材料的研发将是航空发动机叶片再制造技术的重要发展方向。

高温合金、复合材料等新材料的应用可以提高叶片的耐用性、抗疲劳性和耐高温性能，从而延长其使用寿命。

2.进一步精细化加工：随着精密制造技术的不断发展，航空发动机叶片再制造将越来越具有精细化的特点。

高精度加工和表面处理技术的应用可以进一步提高叶片的空气动力性能和剩余寿命，实现优化再制造。

3.数字化技术的应用：随着数字化技术的飞速发展，航空发动机叶片再制造也将借助于数字化技术的应用实现更高效、更精准的再制造。

通过建立叶片的数字模型、使用虚拟仿真技术和智能制造技术，可以提高制造过程的一体化和智能化水平。

4.航空维修市场的需求：全球航空业的持续发展将对航空发动机叶片再制造技术提出更高的要求。

数字化制造技术在航空发动机加工中的应用研究

数字化制造技术在航空发动机加工中的应用研究随着数字化技术在制造业中的不断发展，航空制造业也逐渐转向数字化制造技术。

航空发动机作为航空工业中的重要组成部件，其加工质量的高低直接关系到飞机运行的安全性及寿命。

因此，数字化制造技术在航空发动机加工中的应用显得尤为重要。

一、数字化制造技术在航空发动机加工中的应用1. 数字化设计技术的应用数字化设计技术使得发动机零部件的造型设计更加灵活，设计人员可以通过三维建模软件对发动机进行精确的设计、模拟以及虚拟装配，减少了传统的物理样机制造及试验的过程。

同时，数字化设计技术也使得造型更精细、更复杂、更符合工程实际需要，提高了发动机动力性和热力性能。

2. 数字化制造技术的应用数字化制造技术的应用广泛，工艺技术可以透过电脑辅助设计软件实现，使得加工过程更加高效、精准、稳定，大大降低了制造成本和加工周期。

数字化制造技术还可以使得加工零件的精度得到更好的保证，使得加工精度能够完全符合设计要求，从而有效地实现了“一次加工成功”的效果。

3. 数字化质量控制技术的应用在数字化制造环节中，质量控制也显得尤为重要。

数字化质量控制技术可以实现工序精度自动化检测、缺陷自动诊断与控制，有效提高了航空发动机的产品质量、降低了修正成本及回收占比。

同时，数字化质量控制技术还可以避免人为因素的干扰，从而确保了加工零件的质量稳定性。

二、数字化制造技术在航空发动机加工中的优势1. 生产效率提高数字化制造技术的应用，可以实现对一些复杂零件的加工，因此能够有效提高加工产能，缩短加工周期，更好地适应市场需求和生产要求。

2. 智能制造优化数字化制造技术的应用，可以采用智能制造的技术，使得发动机零件加工能够自主化操作，更好地适应自动化机械装备，同时还能够降低操作难度并且提高了工作效率。

3. 质量稳定性提高数字化制造技术的应用，可以有效提高零件加工精度和质量，并且对于发动机整体性能也更加准确，最终达到实现产品质量稳定性的目标。

航空发动机叶片加工新工艺的设想

航空发动机叶片加工新工艺的设想叶片是航空发动机关键零件,它的制造量占整机制造量的三分之一左右。

航空发动机叶片属于薄壁易变形零件，如何控制其变形并高效、高质量地加工是目前叶片制造行业研究的重要课题之一。

随着数控机床的出现，叶片制造工艺发生重大变化，采用精密数控加工技术加工的叶片精度高，制造周期短，一般6-12 个月。

虽然目前我国叶片生产厂已普遍采用数控加工技术，但只限于叶片半精加工,型面留0.3-0.5mm 余量，叶片型面最终精度仍然要靠抛光保证。

1 叶片数控加工传统工艺路线叶片数控加工传统工艺是单个叶片依次加工。

在铣削加工和车削加工前必须合理设计工装，并高精度地制造出来，这样才能保证叶片的精度，工装的精度对叶片的制造精度影响很大。

在叶片铣削加工全部完成后，必须把叶片组合成一周，通过车削来完成内、外橼板的加工。

其工艺路线如图1所示。

图1 叶片数控加工传统工艺路线2 叶片加工新工艺的设想——整体叶盘加工再分割整体叶盘（Blisk—Blade Disk）是第四代战斗机配套推重比10高性能航空发动机的核心技术。

与传统的叶片和轮盘装配结构相比，整体叶盘将叶片和轮盘设计成一个整体，省去了榫头、榫槽和锁紧装置，避免了榫头气流损失、减少了结构重量和零件数量；由于整体叶盘使发动机结构大为简化，推重比可靠性进一步提高，因而在新研制的第四代战斗机所配套的高推比发动机上得到了成功应用。

但整体叶盘在制造过程中一旦某个叶片不符合质量要求，整个叶盘就成为废品，因此良品率较低；同样，发动机在使用过程中, 转子叶片常遇到外物打伤或因振动叶片出现裂纹, 整体叶盘要更换叶片非常困难, 有可能因为一个叶片损坏而报废整个整体叶盘。

因此，在目前的技术条件下，整体叶盘仍然有较大的局限性。

在这一背景下，传统的轮盘、叶片分离结构仍然有用武之地。

但利用整体叶盘这一概念，本文提出了一种加工单个叶片的新的工艺方案：叶片按整体叶盘的方式整体加工，最后再分割成单个叶片。

航空发动机精锻叶片数字化数控加工技术

航空发动机精锻叶片数字化数控加工技术
航空发动机精锻叶片是航空发动机中重要的组件之一，其质量的优劣直接影响着发动
机的性能和安全性。

实现叶片的数字化数控加工技术是提高叶片加工质量和效率的关键。

数字化数控加工技术是一种通过计算机软件和硬件控制机床加工工艺的技术。

在航空
发动机叶片的加工过程中，数字化数控加工技术可以实现叶片的高精度加工，提高叶片的
加工质量和效率。

数字化数控加工技术可以实现叶片的精确设计和仿真。

通过计算机软件，可以对叶片
进行三维建模和仿真分析，确定叶片的加工工艺和加工参数。

这样可以事先找出存在的问题，并进行修改和优化，提高叶片的加工质量。

数字化数控加工技术可以提高叶片的加工效率。

通过自动化的加工过程，可以减少人
工操作和人为因素的干扰，提高加工效率。

数字化数控加工技术可以实现多轴和多工位加工，提高加工的同时性和效率。

数字化数控加工技术还可以实现加工数据的追踪和记录。

通过计算机软件和控制系统，可以记录叶片的加工过程和参数，实时监测加工状态和质量。

这样可以及时发现异常情况，并进行调整和纠正，确保叶片的加工质量。

航空发动机叶片制造及再制造技术研究

航空发动机叶片制造及再制造技术研究
1 发动机叶片的重要性与制造技术
航空发动机的重要组成部分之一就是叶片。

发动机叶片分为高压
叶片和低压叶片两种。

高压叶片作为发动机压气机的重要部件，起到
加压和压缩气流的作用，低压叶片则主要是控制和增加气流的速度。

这些叶片所需的材料要求强度高、重量轻、抗腐蚀性好等。

目前，发
动机叶片的制造主要采用金属铸造、镀层技术、金属喷涂和单晶技术等。

2 叶片的再制造技术
发动机叶片的再制造可大大降低成本，延长使用寿命。

再制造技
术主要包括激光熔化修复、电弧增材制造和高能强流的等离子喷涂等。

这些技术不仅可以使叶片回到原来的使用状态，而且还能进行一定的
改进，使其具有更好的性能。

3 叶片的质量检测技术
由于叶片作为发动机的重要部件，其质量安全和稳定性对于飞行
的安全至关重要。

因此，对于发动机叶片的质量检测显得尤为重要。

目前，发动机叶片的质量检测主要包括视觉检测、超声波、磁暂态电流、涡流检测、X光检测等多种方法，以确保叶片的质量合格，并且适
合使用。

发动机叶片是一个复杂的工艺要求高的零部件，需要不断研究和探索，以提高其质量和稳定性，确保飞行的安全。

对于发动机叶片的制造和再制造技术的研究如今已经非常成熟，但其在未来的发展和研究仍会是一个不断探索和突破的领域。

航空发动机损伤叶片再制造修复方法与实现

2、工艺流程
航空发动机叶片的制造工艺流程包括以下步骤：
（1）原料准备：选用合适的材料，进行切割、打磨等处理，以便后续加工。（2）制作模具：根据叶片设计要求，制作相应的模具。（3）加热炉：将原料放入加热炉中，加热至熔化状态。（4）压铸成型：将熔化的材料注入模具中，冷却后得到叶片粗件。（5）
研究现状
近年来，随着材料科学和制造技术的不断发展，航空发动机叶片关键制造技术取得了显著进步。高精度加工技术的广泛应用使得叶片型面的加工精度得到了提高，同时缩短了生产周期。陶瓷材料的应用则增强了叶片的耐高温性能和抗疲劳性能，延长了发动机的使用寿命。此外，高温涂层技术的应用有效地降低了叶片的表面温度，提高了发动机的工作效率。
抛光机：对叶片表面进行抛光处理，以去除毛刺、尖锐部分。（6）组装与测试：将叶片与其他零部件进行组装，并进行性能测试，确保满足设计要求。
3、质量控制
在航空发动机叶片制造过程中，质量控制是至关重要的一环。为确保叶片的可靠性和稳定性，需采取以下措施：
（1）严格控制原材料的质量和稳定性，保证材料性能符合设计要求。（2）对制造过程中的关键环节进行严格监控，例如模具制作、压铸成型等。（3）采用先进的无损检测技术，如X射线检测、超声波检测等，对叶片进行全面的质量检测，确保叶片内部没有缺陷。（4）对叶片的性能进行检测和试验，如进行耐高温、抗氧化、耐腐蚀等试验，确保叶片在实际使用中具有出色的性能表现。
1、再制造工艺选择：根据叶片损伤情况和材料性质，选择合适的再制造工艺
2、表面处理：再制造过程中需要对叶片表面进行处理
在具体实施过程中，可以采取以下措施：
1、建立完善的叶片再制造流程和质量管理体系，明确各环节的技术要求和操作规范。

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摘要：叶片作为航空发动机的关键部件，其数字化三维模型等核心技术资料一直由国外发动机厂商垄断。为获取航空发动机叶片的三维数字化模型，提出一种基于海量点云数据的叶片数字化模型重建方法。利用激光扫描仪获取的叶片点云数据；在点云数据预处理部分，进行点云对齐并合理精简；将点云数据截面转化为含有噪声的时域信号进行滤波，引入单树小波包分析方法，并通过坐标变换将其分割为叶盆面和叶背面；依据叶片的型面特点，采用不同方法对叶片截面边界进行拟合。反复上述过程，采用蒙面曲面的方法建立叶片数字化三维模型。实验结果表明，利用该方法建立的发动机叶片模型具有良好的光顺性和几何精度，明显提升了建模效率。关键词：航空发动机叶片；数字化模型；单树小波包；蒙皮曲面中图分类号：ＴＨ８７３．７文献标志码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１５Ｊ１３－０３６－５
３．ＭｅｃｈａｎｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＡｖｉａｔｉｏｎＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＳｃｈｏｏｌ，ＣｉｖｉｌＡｖｉａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，
ｔｈｅｐｒｅ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐａｒｔｏｆｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｄａｔａ．ａｌｉｇｎｍｅｎｔｎｄａｓｉｍｐｌｉｉｆｅａｔｉｏｎｗｅｒｅｄｏｎｅ．ＡｆｔｅｒｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｄａｔａｃＩＤ８ｓ－ｓｅｃｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｖｅｒｔｅｄｉｎｔｏｔｉｍｅｄｏｍａｉｎｓｉｇｎａｌ，ｆｉｌｔｅｉｎｒｇｗａｓｄｏｎｅｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｓｉｎｇｌｅｔｒｅｅｗａｖｅｌｅｔｐａｃｋｅｔａｎｌｙａｓｉｓｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｉｔｗａｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｅｂａｓｉｎｎｄａｂａｃｋｓｕｒｆａｃｅｏｆｂｌａｄｅｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｙｐｅｏｆｂｌａｄｅｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓ，ｂｏｕｎｄａｒｙｉｆｔｔｉｎｇｗａｓｄｏｎｅｏｒｆｔｈｅＣｅＳｒＳｓｅｃｔｉｏｎｏｆｂｌａｄｅｂｙｕｓｉｎｇｄｉｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓ．Ｒｅｐｅａｔｅｄｔｈｅａｂｏｖｅ — ｍｅｎｔｉｏｎｅｄｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｔｈｅ３Ｄｄｉｇｉｔｌａｍｏｄｅｌｏｆ
Ｔｉａｎｉｉｎ３００３００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｌａｄｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆａｉｒｃｒａｆｔｅｎｉｇｎｅ，ｉｔｓｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ（３Ｄ）ｄｉｇｉｔｌａｍｏｄｅｌｉｓａｌｗａｙｓｍｏｎｏｐｏｌｉｚｅｄｂｙｆｏｒｅｉｇｎｅｎｉｎｇｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔｉａｎ３Ｄｄｉｇｉｔａｌｍｏｄｅｌｏｆａｎｉａｒｃｒｆａｔｅｎｉｇｎｅｂｌａｄｅ，ａｍｅｔｈｏｄｏｎｂｌａｄｅｄｉｉｔｇｌａ
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｉｇｉｔａｌＲｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＭｅｔｈｏｄｏｆＡｉｒｃｒａｆｔＥｎｇｉｎｅＢｌａｄｅｓ
ＷＡＮＧＨａｏ．ＷＡＮＧＬｉｗｅｎ．ＷＡＮＧＴａｏ
ｍｏｄｅｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＷａＳｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｂａｓｅｄｏｎｍａｓｓｏｆｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｄａｔａ．Ｂｌａｄｅｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｄａｔａｗａｓｃｏｌｌｅｃｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｌａｓｅｒｓｃａｎｎｅｒ．Ｉ压
ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ｊｕ１．２０１５
Ｖｏ１．４３Ｎｏ．１３
第４３卷第１３期
１３￣Ｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ３８８１．２０１５．１３．００９
（１．ＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＴｒａｉｎｉｎｇＣｅｎｔｅｒ，ＣｉｖｉｌＡｖｉａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３００，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｒｏｕｎｄＳｐｅｃｉａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＲｅｓｅａｒｃｈＢａｓｅ，ＣｉｖｉｌＡｖｉａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３００，Ｃｈｉｎａ；
航空发动机叶片数字化再制造方法研究
王浩，王立文。，王涛
（１．中国民航大学工程技术训练中心，天津３００３００；２．中国民航大学地面特种设备科研基地，天津３００３００；３．中国民航大学航空自动化学院机械电子工程系，天津３００３００）