一种涡轮叶片冷却气膜孔的加工定位方法技术

本发明专利技术公开了一种涡轮叶片冷却气膜孔的精确加工定位方法，其特点是采用激光预打点技术，在增强显影剂上预先打出表征气膜孔的“黑色氧化点”，通过对“黑色氧化点”点云处理得到其中心点的坐标，将其同理论模型中对应的气膜孔理论设计坐标进行拟合，算出坐标误差后进行校正，得到气膜孔较为精确的加工定位。本发明专利技术与现有技术相比具有加工方法简便，加工定位精度高、质量好，尤其在航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔的加工定位中，取得了很好的加工效果，省略了铸造件的误差校正、装夹定位误差校正，以及小孔加工过程中叶片移动和形变在内的误差校正等步骤，进一步提高气膜孔的加工质量和工作效率，实用性强，具备广泛的推广和应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮叶片冷却气膜孔的加工定位方法
本专利技术涉及涡轮叶片制造
，尤其是一种涡轮叶片冷却气膜孔的加工定位方法。
技术介绍
涡轮叶片上气膜孔具有数量多、空间角度复杂等特点，气膜冷却效率是材料、几何等参数及其耦合作用在高温高压三维非定常流场下的响应，与气膜孔的形状和位置参数息息相关。因此，确保叶片气膜孔形位精度对于提高冷却效率与发动机能效至关重要。目前，我国气膜孔加工定位技术方法十分不成熟，尚处于摸索及段，主要是由于叶片的加工技术目前只有“无锡叶片”一家成熟的公司，且加工技术仅停留在非商用客气涡轮叶片的水平。因此，在对应的涡轮叶片制造链误差分析上严重缺失，在进行气膜孔加工时基本采用开环加工的方式。即不考虑待加工叶片在铸造过程中积累的变形误差，在默认叶片完全符合设计轮廓的前提下按照设计坐标点对叶片进行气膜孔加工。叶片在装夹与气膜孔加工过程中，会积累定位误差。这些误差如果得不到校正必然会严重影响气膜孔的精度、孔型、孔壁质量等。在发动工作时由于气膜孔冷却效率降低，致使叶片得不到有效的保护，从而使叶片本身的气冷效率和使用寿命达不到设计要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮叶片冷却气膜孔的加工定位方法，其特征在于采用激光预打点技术，在叶片上预先打出表征气膜孔的“黑色氧化点”，将其点云处理得到中心点的坐标，然后与气膜孔理论设计坐标进行拟合，利用空间姿态变换算法进行校正，气膜孔的加工定位具体包括下述步骤：/n1)获取气膜孔的三维坐标与深度/n根据叶片的UG模型获取气膜孔在理论世界坐标系中的三维坐标与深度，所述三维坐标获取是将气膜孔的轮廓进行点云处理，并以气膜孔入口曲面中心点作为表征该气膜孔的三维坐标点；所述深度获取是将UG模型的气膜孔剖开进行深度的测量；/n2)叶片喷涂显影剂薄层/n将叶片固定在夹具上，采用白色反差增强显影剂均匀喷涂在叶片表面形成薄层；/...

【技术特征摘要】
1.一种涡轮叶片冷却气膜孔的加工定位方法，其特征在于采用激光预打点技术，在叶片上预先打出表征气膜孔的“黑色氧化点”，将其点云处理得到中心点的坐标，然后与气膜孔理论设计坐标进行拟合，利用空间姿态变换算法进行校正，气膜孔的加工定位具体包括下述步骤：
1)获取气膜孔的三维坐标与深度
根据叶片的UG模型获取气膜孔在理论世界坐标系中的三维坐标与深度，所述三维坐标获取是将气膜孔的轮廓进行点云处理，并以气膜孔入口曲面中心点作为表征该气膜孔的三维坐标点；所述深度获取是将UG模型的气膜孔剖开进行深度的测量；
2)叶片喷涂显影剂薄层
将叶片固定在夹具上，采用白色反差增强显影剂均匀喷涂在叶片表面形成薄层；
3)获取理论模型的叶片气膜孔坐标
利用计算机从UG模型中提取出叶片上所有气膜孔在世界坐标系中的三维孔位坐标(X,Y,Z)，并将三维孔位坐标以(Xn,Yn,Zn)标定，其中：n代表孔的加工顺序；
4)激光预标记打点
将激光功率调整到增强显影剂的损伤阈值附近，使激光烧蚀后的氧化增强剂薄层呈现黑色的氧化标记点；
5)激光预标记打孔
使用计算机调取叶气膜孔坐标，完成叶片上所有气膜孔的激光预标记打孔程序；
6)获取激光预标记打点方案下叶片上所有气膜孔坐标
通过三维光学扫描仪扫描对叶片不同列的气膜孔进行单面扫描，得到得到叶片三维模型涵盖所有“氧化标记点”表征的气膜孔坐标；
7)建立标记点中心坐标
将所有气膜孔的标记点进行点云处理，取得标记点中心，并将其放在理论世界坐标系中，得到标记点的中心坐标；
8)气膜孔误差坐标的计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹凯强，蒋其麟，陈龙，贾天卿，孙真荣，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31