西安交通大学科技成果——叶片型面精密测量

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复合式叶片型面测量系统的误差分析与补偿

的安全性￣３］。而叶片上与工作介质相互作用并实现能量转换的是其型面部分，也称为叶身。出于空气动力学方面的考虑，叶片的叶身型面通常都设计成复杂的自由曲面，且对其制造精度要求极高Ｈ。尽管国内外许多学者针对物体三维轮廓的高精度数字化测量这一问题开展了大量的研究工作＇，但由于叶片零件形状复杂且对测量的精度和效率都要求很高，目前还没有同时满足高效率和高精度的通用测量方法。鉴于此，本文通过分析叶片零件的组成结构与特征，提出了一种复合式的叶片型面快速、高精度测量原理与方法，并基于此原理开发了叶片型面高精度测量系统。针对该复合式叶片型面测量系统，研究并提出了相应的误差分析与补偿方法，有效提高了系统的精度。
研究中设计的复合式测头如图３所示，这里分
（ａ）结构组成（ｂ）叶身截面
别采用接触式电感式测头以及非接触式单光束激
图２叶片的结构组成与特征
Ｆｉｇ．２Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆａｂｌａｄｅ
原理设计研制了叶片型面四坐标测量系统。研究中结合该系统的机械结构特征，对影响其测量精度的各项几何误差进行了系统的分析，并提出了基于激光干涉测量的误差提取与补偿方法。实验结果表明，应用提出的误差分析与补偿方法可有效获取叶片型面四坐标测量系统的几何误差并显著提高其测量精度。【关键词】叶片型面；复合式测量原理；误差分析；误差补偿；激光干涉测量【中图分类号】ＴＨ７２１【文献标识码】Ａ【文章编号】１００９ — １７４２（２０１３）０１ — ００３９ — ０６

西安交通大学科技成果——齿轮与刀具精密测量

西安交通大学科技成果——齿轮与刀具精密测量
成果简介
本项目在数控系统、伺服驱动系统以及机械系统等三个方面开展全新的选型设计，开发出可达到VDI/VDE2612/2613I级精度标准的齿轮与刀具精密测量系统，可以测量1级以上精度的齿轮及齿轮加工刀具，相较国内同类产品测量效率提高4倍。

本测量系统从机械结构和材料两个方面进行全新设计，并采用如有限元等现代设计方法进行分析，提高结构的稳定性和可靠性。

在结构上，关键零部件采用了花岗岩材料，可以明显降低温度对系统精度的不利影响；在导向结构上，应用标准精密直线导轨取代了非标密珠直线导轨，不仅简化了结构的安装工艺，还提高了系统的模块化程度，使得同一零部件在不同型号设备上具有一定的兼容性；采用ANSYS
分析机械结构精度与温度变化的关系，通过结构的优化设计降低温度对系统机械精度的影响。

数控系统是CNC齿轮测量机的关键技术。

与已有的国产测量中心数控系统相比，本项目所开发数控系统具备：①三维模拟量测头接口和高速数据采集通道，为齿轮测量机选用三维测头提供了技术支持；
②支持直线电机驱动单元，实现了直线轴的全闭环控制，提高了运动控制精度和系统动态响应频率，最终提高了齿轮测量中心的测量精度和测量效率。

伺服驱动硬件上采用直线电机，实现的“零”传动，消除了丝杠对导轨导向精度的影响，由于没有了传动环节，定位精度可以得到显著提高，消除了齿轮等传动背隙对定位精度的影响；主轴旋转电机采用直驱电机，通过连轴器直接驱动主轴旋转，达到精密定位的要求；选用智能伺服放大器，实现工作台与驱动器之间的闭环控制，同时在控制器与工作台之间形成第二层闭环控制，提高系统的伺服控制精度。

西安交通大学科技成果——基于热(冷)喷涂和超高速激光熔覆的精细制造及修复

西安交通大学科技成果——基于热（冷）喷涂和超高速激光熔覆的精细制造及修复
项目简介
热喷涂是通过对传统激光熔覆的光学准直、聚焦、整形和送粉头的重新设计，从而实现均匀薄涂层的高速熔覆技术，目前受到广泛关注。

由于兼具热喷涂快速沉积涂层特性和激光熔覆冶金结合的特点，有望成为规则表面替代电镀硬铬的新方法。

冷喷涂是利用超音速气流获得高速粒子，通过固态塑性变形沉积进行制备的方法。

超高速激光熔覆相比于传统激光熔覆，激光能量主要作用于粉末，能量分配：基材20%，粉末80%，粉末温度高于熔点，修复产品表面粗糙度可小于20微米，修复厚度可达30微米。

修复前后
产品性能优势
项目组拥有超高速激光熔覆全套技术，从喷嘴设计、材料选型到工艺研发，实现全流程覆盖，确保从源头把握制备工艺。

已经实现钛合金防腐涂层制备，达到涂层厚度50-150μm，表面光滑，无明显裂纹、孔隙；在叶片等金属表面的超高速激光熔覆
Stellite6合金，Stellite6合金单层厚度约380μm，稀释率5%；铝合金高速激光熔覆铜基合金，实现了材料表面高硬度、高剪切强度、高冲蚀磨损。

在精细制造方面能够按需修复、高性能修复、高效自动化；在冷喷涂工艺方面实现了长时连续喷涂、高送粉速率、高沉积速率。

市场前景及应用
可应用于大型高价值零件修复，野外金属制品快速修复，大型承力件修复，镀铬工艺友好环境替代，高耐磨涂层。

技术成熟度工程化阶段
合作方式合作开发。

三坐标测量机在航空发动机叶片型面检测中的应用探析

三坐标测量机在航空发动机叶片型面检测中的应用探析本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！1、前言航空发动机工业是制造业的精华，综合了多学科的成果，技术难度大，研制周期长，耗资多，标志着一个国家的科技水平和国防实力。

叶片是航空发动机的“心脏”部件，直接决定了发动机的性能、安全和寿命。

由于叶片加工质量对飞行安全的重要性尤甚，因此对其品质的检测较其他机械零部件要严格复杂的多。

叶片的几何形状和尺寸决定了叶片的工作性能，而叶片的型面质量直接影响发动机能量转换的效率。

因此在发动机零部件检测中，叶片型面的检测具有十分重要的意义。

在航空发动机叶片检测领域，目前应用最广泛的就是利用接触式三坐标通过二维扫描的方法对叶片型面进行检测。

2、三坐标测量机在叶型检测中的应用三坐标测量机工作原理三坐标测量机是在机械零部件尺寸和行为公差检测中应用最多的测量设备。

它是通过探针在工件上打点或扫描等接触式测量方法对所要测量的元素进行数据采集，然后通过软件计算拟合成所要测量的元素，并最终求出结果。

三坐标测量机的特点是速度快、精度高、稳定性强、测量方法多样化以及强大的软件处理能力。

三坐标测量机测量叶型的具体方法本文举例对某型号发动机风扇转子叶片进行测量，测量采用精度达到(+L/350) um的高精度三坐标测量机。

该风扇叶片是目前所有型号叶片中尺寸最大、扭转最大，加工和叶型检测难度最大的叶片。

其中沿叶片积叠轴方向倾斜角最大处的法线与型面的夹角最大达到20。

下面就以该叶片为例，谈谈三坐标测量机检测叶片型面的方法和遇到的问题。

准备工作首先根据叶片的形状和大小，把叶片装夹在合适的位置，使得在测量过程中探针可测得所有的被测元素，并且探头不会在测量过程中超出边界。

然后根据所有被测元素的位置，准备不同大小和不同角度的探针，并对每个探针进行校准。

其中测量同一型面的不同角度的探针大小必须一致，本文采用的所有探针直径都为1m m。

西安交通大学科技成果——机器人关节减速器关键零件精密测量

西安交通大学科技成果——机器人关节减速器关键
零件精密测量
成果简介
机器人关节减速器以Rotate Vector（RV）减速器和谐波减速器最为常见。

RV传动减速器因为克服了传统针摆传动的缺点，且具有定位精度好、效率高、体积小、质量轻、传动比范围大、传动平稳、精度保持稳定、寿命长等优点，已成为未来机器人高端精密关节减速装置的发展趋势。

应用复杂型线型面测量中心配备三维光栅扫描测头对针齿壳、摆线齿轮、高精度偏心轴等复杂型线工件进行检测。

这类工件测量参数除基本齿轮参数外，还有离散型线坐标点数据。

在开始测量前将基本参数输入参数设置栏，并加载型线数据，测量软件将笛卡尔坐标系下型线数据点转化为圆柱坐标系的坐标点，根据基本参数设置测量初始半径，要求测头在该位置的变形矢量方向与理论型线法向一致，开始
初始规划数据采集检测，随后进入自适应路径规划阶段，并要求全部测量过程测头受力及方向在小范围内变化，从而实现以上工件的全自动高精度检测。

航空发动机叶片型面测量方法评述

航空发动机叶片型面测量方法评述航空发动机叶片型面测量是指对航空发动机叶片的曲面形状进行测量和评估的过程。

发动机叶片是发动机中最重要的组成部分之一，其曲面形状的精度和几何参数的精确度直接影响着发动机的性能和效率。

因此，对叶片形状的测量和评估非常重要，可以帮助制造商和运营商确保叶片符合设计要求，并作出相应的调整。

1.光学测量法：光学测量法是一种非接触式的测量方法，可以实现高精度和高精度的叶片形状测量。

常用的光学测量方法包括激光干涉法、摄像测量法和相位移法等。

这些方法需要使用专用的光学仪器和设备，通过光束的传播和反射来获取叶片表面形状的数据。

然后，通过数据处理和分析，可以得到叶片的曲率半径、几何参数等信息。

2.接触测量法：接触测量法是一种通过接触式测量设备对叶片进行测量的方法。

常用的接触测量设备包括坐标测量机、扫描仪和测头等。

这些设备可以通过机械接触来获取叶片曲面的数据，并将其转换为数字信号进行处理和分析。

接触测量法具有测量精度高、适用范围广的特点，但需要与叶片接触，有一定的操作难度和风险。

3.比较测量法：比较测量法是一种通过比较不同叶片样本的形状来评估叶片的方法。

常用的比较测量方法包括光学投影仪、光栅测量法和在叶片上粘贴测量栅的方法等。

这些方法可以将叶片形状的数据与已知的参考数据进行比较，从而评估叶片的几何参数和形状是否满足要求。

比较测量法具有简单易行和成本较低的特点，但需要准备参考样本，并且测量结果的准确性受到参考样本的限制。

另外，随着航空发动机叶片制造技术的不断发展，还出现了一些新的测量方法和技术，如三维打印和数字成像等。

这些新方法和技术可以更加准确和高效地测量叶片的形状，并且可以实现对叶片形状的实时监测和反馈控制。

然而，这些新方法和技术的应用还存在一些挑战，如设备成本高、数据处理复杂等。

总的来说，航空发动机叶片型面测量方法的选择应根据具体的要求和条件来确定。

在选择合适的测量方法时，需要考虑叶片的几何参数、形状复杂度、测量精度和成本效益等因素。

叶片型面在线自动测量方法-中国工具信息网

ＯｎｌｉｎｅＡｕｔｏｍａｔｉｃＭｅａｓｕｒｉｎｇＭｅｔｈｏｄｆｏｒＢｌａｄｅＳｕｒｆａｃｅ
ＬｉｕＺｈｉｗｅｉ，ＣｈｅｎＳｏｎｇｌｉｎ，ＺｈａｎｇＨｏｎｇｙａｏ，ＨｕＭａｏｂａｎｇ，ＺｈｕａｎｇＺｈｏｎｇ
３］了该系统的复杂性。邓珍波等［基于机器视觉方
㊀引言
涡轮叶片是航空发动机上的重要零件之一，具有结构复杂、加工困难、型面质量要求高和对发动机性能影响大等特点。磨抛是保证叶片最终表面质量和型面精度的关键技术，采用人工打磨的方法，不仅效率低、工作量大且难以保证表面质量。自动化在线测量技术是实现叶片表面自动化磨抛中的关键技术。传统的叶片型面测量方法多为离线测量，例如专用夹具测量法、标准样板法和三坐标测量法等，测量效率低，严重制约了叶片自动化加工的发展。为了实现叶片型面质量的自动化在线测量，陈
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｏｎｌｉｎｅａｕｔｏｍａｔｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｂｌａｄｅｓｕｒｆａｃｅ，ａｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎａｎｄｒｏｂｏｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｒｏｂｏｔｒｏｔａｔｅｓｗｉｔｈｔｈｅｂｌａｄｅ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｓｃａｎｎｅｒａｃｑｕｉｒｅｓｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｄａｔａｏｆｂｌａｄｅｓｕｒｆａｃｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ．Ｔｈｅｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｓａｒｅｊｏｉｎｅｄｔｏｇｅｔｈｅｒａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｒｏｔａｔｉｏｎｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ，ａｆｔｅｒｔｈａｔｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｂｌａｄｅｓｕｒｆａｃｅｈａｖｅｂｅｅｎｃｏｍｐｌｅｔｅｄ．Ｔｈｅｄｅｔａｉｌｓｏｆｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｒｏｔａ，ａｎｄｔｈｅｎｐｒｏｐｏｓｅｓａｎａｕｔｏｍａｔｉｃｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｒｏｂｏｔｆｌａｎｇｅｒｏｔａｔｉｏｎｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｒｏｂｏｔｈａｖｅｂｅｅｎｐｒｅｓｅｎｔｔｉｏｎａｘｉｓ．Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｃａｎｎｅｒａｎｄｔｈｅｒｏｂｏｔｆｌａｎｇｅｃａｎｂｅｏｎｌｉｎｅｃａｌｉｂｒａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅ，ａｎｄｃａｎｇｅｔａｓｍｏｏｔｈｓｕｒｆａｃｅｏｆｂｌａｄｅｗｉｔｈｏｕｔｓｔｒａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｏｎｌｉｎｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｂｌａｄｅｓｕｒｆａｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎ；ｂｌａｄｅ；ｏｎｌｉｎｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｒｏｂｏｔ；ｒｏｔａｔｉｏｎｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ

等高法叶片型面CMM测量数据处理算法研究

ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｄａｔａｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｏｕｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍａｒｅａｐｒｉｎｃｉｐｌｅｉｓｕｓｅｄｔｏｍａｔｃｈｔｈｅｍｅａｓ进行测量是保证叶片加工质量的必要手段。但是其型面测量数据处理非常复杂在分析不同叶
片型面公差的基础上，提出了恒值轮廓度、变值轮廓度、正轮廓度和负轮廓度公差带的建立方法。针对叶片等高法测量，在数据处理时采用最小区域原则对测量点和理论截面轮廓线进行匹配以分离叶片叶型误差、扭转误差和弯曲变形误差，并提出了基于公差带的匹配目标函数、匹配方法和有约束的匹配原则。针对叶片叶型参数计算，提出了叶片前后缘圆弧拟合方法和最大厚度计算方法。最后通过实例表明该算法对叶型参数和误差计算的正确性。
ｔｈｅｃｏｎｔｏｕｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
ＬｉｎＸｉａｏｊｕｎ，ＧｕｏＹａｎ，ＷｕＧｕａｎｇ，ＦａｎＮｉｎｇｊｉｎｇ，ＪｉａｎｇＢｏ，ＧａｏＸｉａｏｆｅｉ，Ｚｈａｏｙｕｎ
关键词：叶片测量；等高法；坐标测量机；匹配；叶型误差
中图分类号：ＴＢ９２ＴＰ３９１．７文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４１０．５５
ＣＭＭｍｅａｓｕｒｉｎｇｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒｂｌａｄｅｓａｂｏｕｔ

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西安交通大学科技成果——叶片型面精密测量
成果简介叶片是航空发动机的关键零件，其需求数量巨大，叶片的几何形状和尺寸决定着叶片的工作性能。

叶片的型面质量对发动机的二次流损耗有着较大的影响，直接影响着其能量转换效率。

随着发动机性能的不断提升，如何高效制造出合格的叶片成为目前的一个研究热点，而检测是保证制造精度的重要手段。

因此在发动机零部件的检测中，对叶片型面检测精度和检测效率的要求也越来越高，叶片型面的检测具有十分重要的意义。

目前国内对于航空发动机叶片的检测仍然以标准样板检测为主要手段，但此方式检测效率较低，远无法满足生产周期的要求。

本项目采用数字化检测方式，根据设计将叶片表面的形状转换为离散的几何点坐标数值，可以接触式和非接触式两种方式进行。

接触式的以扫描测头实现沿着叶片叶身型面的连续扫描测量，具有数据测量精度高的特点。

该测量方式具有测量速度快、分辨率高的特点。

通过以上所采集的数据可以高效准确的完成叶片复杂曲面的建模，最后完成误差结果分析。

随着C919国产大飞机的试飞成功，国际上形成了以Airbus、Boeing、COMAC为代表的国际市场竞争新局面。

国产大飞机的发展前景良好，将会逐步形成我国的民机产业。

航空发动机是飞机的心脏也是飞机制造中的难点，其中航空发动机的叶片在航空发动机的制造中占据了约30%的比重。

航空发动机叶片的制造与检测对于保证航空发动机的质量有着重要的意义，有着良好的市场前景。