一种变形叶片的激光喷丸校形方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种变形叶片的激光喷丸校形方法及装置，通过双激光束从校形路径的两端进行校形工作，能够缩短一半的校形时间，提高工作效率；激光喷丸校形能够在叶片内部产生残余压应力，改善叶片抗疲劳破坏能力、抗腐蚀能力，提高叶片强度；叶片变形控制工艺简单可靠，成本较低，易于实现自动化，符合航空零件精密制造的要求，特别适合于扭转角超差的变形叶片的精密校形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光喷丸校形领域，尤其涉及一种变形叶片的激光喷丸校形方法及装置。
技术介绍
激光喷丸技术是一种新型的材料成形和强化技术，高能量密度的激光作用在金属表面上可产生高达数吉帕（GPa）的冲击波压力，不仅可以使金属变形，更可以使金属获得高幅残余压应力层，大大提高金属的疲劳寿命，与机械喷丸相比，其残余压应力层更深，21世纪初，美国将激光喷丸技术应用在航空发动机叶片的强化和再制造上。目前的航空发动机叶片大多采用数控铣床来制造，由于加工应力变形存在，叶片在制造过程中容易因扭转角超差而导致报废；航空发动机叶片长期工作在高温、高压和高速的环境下，有时还会受到外来物体的撞击，这两个因素都极容易使叶片发生变形和扭曲。叶片型面复杂，变形了的薄壁叶片恢复其要求的型面尺寸极其困难，严重变形或损坏的直接更新叶片，但是新品叶片的采购成本高，采购周期长，易受限制；对于未达到需要更换的变形薄壁叶片，通常采用的技术手段有数控打磨和手工打磨。数控打磨主要依靠多轴联动砂带磨床，该方法设备投入成本高，数控程序编写复杂；手工打磨虽然成本低，设备简单，但对钳工技术要求太高，且打磨精度不易控制，容易对叶片造成二次损伤。因此，提出一种利用激光喷丸诱导的力效应对变形的薄壁叶片进行校形的方法与装置是本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种变形叶片的激光喷丸校形方法及装置，通过双激光束从校形路径的两端进行校形工作，能够缩短一半的校形时间，提高工作效率；激光喷丸校形能够在叶片内部产生残余压应力，改善叶片抗疲劳破坏能力、抗腐蚀能力，提高叶片强度；叶片变形控制工艺简单可靠，成本较低，易于实现自动化，符合航空零件精密制造的要求，特别适合于扭转角超差的变形叶片的精密校形。本专利技术实施例提供了一种变形叶片的激光喷丸校形方法，包括：S1：根据测量变形叶片的测量三维数据与预置三维数据对比后计算得到的校形量，通过仿真分析确定所述变形叶片的最优激光喷丸校形区域，并进行计算得到激光参数和规划得到激光校形路径；S2：根据所述激光参数和所述激光校形路径，控制激光系统对所述变形叶片进行激光喷丸校形操作，获取校形后变形叶片的三维数据；S3：将所述校形后变形叶片的三维数据与所述预存叶片设计模型的三维数据进行对比，得到新校形量，若所述新校形量不在允许误差内，将所述新校形量的值赋予所述校形量，并执行S1，若所述新校形量在允许误差内，则校形结束。优选地，所述根据所述激光参数和所述校形路径，控制激光系统对所述变形叶片进行激光喷丸校形操作，获取校形后变形叶片的三维数据之前还包括：根据所述激光校形路径发送涂覆指令给机器人，使得机器人在所述变形叶片上涂覆吸收层，且在所述吸收层上施加水约束层。优选地，所述根据测量变形叶片的测量三维数据与预置三维数据对比后计算得到的校形量，通过仿真分析确定所述变形叶片的最优激光喷丸校形区域，并进行计算得到激光参数和规划得到激光校形路径之前还包括：从数据库中获取预存叶片设计模型，通过逆向工程技术测量变形叶片的测量三维数据，与所述预存叶片设计模型的预置三维数据对比，计算得到校形量。优选地，所述吸收层为非水溶性的黑漆涂层。优选地，本专利技术实施例还提供了一种变形叶片的激光喷丸校形装置，包括：计算机、激光器电源、纳秒激光器、第一伺服电机系统、第二伺服电机系统、第一激光光路系统、第二激光光路系统、三维移动平台控制器和三维移动平台；所述纳秒激光器通过所述激光器电源和所述计算机连接；所述第一伺服电机系统一端和所述计算机连接，所述第一伺服电机系统另一端和所述第一激光光路系统连接；所述第二伺服电机系统一端和所述计算机连接，所述第二伺服电机系统另一端和所述第二激光光路系统连接；所述三维移动平台控制器一端和所述计算机连接，所述三维移动平台控制器另一端和所述三维移动平台连接；所述第一激光光路系统和所述第二激光光路系统与所述三维移动平台相对，使得第一激光光路系统和第二激光光路系统射出的激光能对同时向三维移动平台上的变形叶片进行喷丸校形操作。优选地，本专利技术实施例提供的一种变形叶片的激光喷丸校形装置还包括：45°全反射镜和45°半反射镜；所述45°全反射镜和所述第一激光光路系统相对，所述45°半反射镜和所述第二激光光路系统相对，使得所述纳秒激光器射出的激光光束经过45°半反射镜分成能量均等的两部分，分别进入第一激光光路系统和第二激光光路系统。优选地，所述第一激光光路系统包括：第一光纤和第一凸透镜；所述第一光纤一端和所述45°全反射镜相对，所述第一光纤另一端和所述第一凸透镜一端相对，所述第一凸透镜另一端和所述三维移动平台相对。优选地，所述第二激光光路系统包括：第二光纤和第二凸透镜；所述第二光纤一端和所述45°半反射镜相对，所述第二光纤另一端和所述第二凸透镜一端相对，所述第二凸透镜另一端和所述三维移动平台相对。优选地，本专利技术实施例提供的一种变形叶片的激光喷丸校形装置还包括：逆向工程测量系统和数据采集系统；所述数据采集系统一端和所述逆向工程测量系统连接，所述数据采集系统另一端和所述计算机连接。优选地，本专利技术实施例提供的一种变形叶片的激光喷丸校形装置还包括：涂层专用机器人和机器人控制器；所述机器人控制器一端和所述涂层专用机器人连接，所述机器人控制器另一端和所述计算机连接。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例提供了一种变形叶片的激光喷丸校形方法及装置，其中，该变形叶片的激光喷丸校形方法包括：S1：根据测量变形叶片的测量三维数据与预置三维数据对比后计算得到的校形量，通过仿真分析出确定所述变形叶片的最优激光喷丸校形区域，并通过进行计算得到激光参数和规划得到激光校形路径；S2：根据所述激光参数和所述激光校形路径，控制激光系统对所述变形叶片进行激光喷丸校形操作，获取校形后变形叶片的三维数据；S3：将所述校形后变形叶片的三维数据与所述预存叶片设计模型的三维数据进行对比，得到新校形量，若所述新校形量不在允许误差内，将所述新校形量的值赋予所述校形量，并执行S1，若所述新校形量在允许误差内，则校形结束。本专利技术实施例通过双激光束从校形路径的两端进行校形工作，能够缩短一半的校形时间，提高工作效率；激光喷丸校形能够在叶片内部产生残余压应力，改善叶片抗疲劳破坏能力、抗腐蚀能力，提高叶片强度；叶片变形控制工艺简单可靠，成本较低，易于实现自动化，符合航空零件精密制造的要求，特别适合于扭转角超差的变形叶片的精密校形。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种变形叶片的激光喷丸校形方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种变形叶片的激光喷丸校形方法的另一流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种变形叶片的激光喷丸校形装置的结构示意图；图4为叶片涂覆的吸收层和约束层示意图；图5为薄壁变形叶片校形示意图。其中，图中标记如下所述：1.计算机2.激光器电源3.纳秒激光器4.45°全反射镜5.45°半反射镜6.第一伺服电机系统7.第一光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变形叶片的激光喷丸校形方法，其特征在于，包括：S1：根据测量变形叶片的测量三维数据与预置三维数据对比后计算得到的校形量，通过仿真分析确定所述变形叶片的最优激光喷丸校形区域，并进行计算得到激光参数和规划得到激光校形路径；S2：根据所述激光参数和所述激光校形路径，控制激光系统对所述变形叶片进行激光喷丸校形操作，获取校形后变形叶片的三维数据；S3：将所述校形后变形叶片的三维数据与所述预存叶片设计模型的三维数据进行对比，得到新校形量，若所述新校形量不在允许误差内，将所述新校形量的值赋予所述校形量，并执行S1，若所述新校形量在允许误差内，则校形结束。

【技术特征摘要】
1.一种变形叶片的激光喷丸校形方法，其特征在于，包括：S1：根据测量变形叶片的测量三维数据与预置三维数据对比后计算得到的校形量，通过仿真分析确定所述变形叶片的最优激光喷丸校形区域，并进行计算得到激光参数和规划得到激光校形路径；S2：根据所述激光参数和所述激光校形路径，控制激光系统对所述变形叶片进行激光喷丸校形操作，获取校形后变形叶片的三维数据；S3：将所述校形后变形叶片的三维数据与所述预存叶片设计模型的三维数据进行对比，得到新校形量，若所述新校形量不在允许误差内，将所述新校形量的值赋予所述校形量，并执行S1，若所述新校形量在允许误差内，则校形结束。2.根据权利要求1所述的变形叶片的激光喷丸校形方法，其特征在于，所述根据所述激光参数和所述校形路径，控制激光系统对所述变形叶片进行激光喷丸校形操作，获取校形后变形叶片的三维数据之前还包括：根据所述激光校形路径发送涂覆指令给机器人，使得机器人在所述变形叶片上涂覆吸收层，且在所述吸收层上施加水约束层。3.根据权利要求1所述的变形叶片的激光喷丸校形方法，其特征在于，所述根据测量变形叶片的测量三维数据与预置三维数据对比后计算得到的校形量，通过仿真分析确定所述变形叶片的最优激光喷丸校形区域，并进行计算得到激光参数和规划得到激光校形路径之前还包括：从数据库中获取预存叶片设计模型，通过逆向工程技术测量变形叶片的测量三维数据，与所述预存叶片设计模型的预置三维数据对比，计算得到校形量。4.根据权利要求2所述的变形叶片的激光喷丸校形方法，其特征在于，所述吸收层为非水溶性的黑漆涂层。5.一种变形叶片的激光喷丸校形装置，其特征在于，包括：计算机、激光器电源、纳秒激光器、第一伺服电机系统、第二伺服电机系统、第一激光光路系统、第二激光光路系统、三维移动平台控制器和三维移动平台；所述纳秒激光器通过所述激光器电源和所述计算机连接；所述第一伺服电机系统一端和所述计...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永康，杨青天，杨智帆，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44