航空发动机导向器喉道面积虚拟计算及装配装置、方法制造方法及图纸

本申请公开了一种航空发动机导向器喉道面积虚拟计算及装配装置、方法，所述装置包括：工作台面；转环组件，旋转架设在工作台面一侧的支撑腿上；定位夹具，设置在所述转环组件上；六轴机械手臂，设置在所述工作台面上；三维扫描仪，设置在所述六轴机械手臂的前端，用于对装夹在夹具上的各型号导向器叶片或整盘导向器进行三维扫描获得三维点云数据；操作面板，设置在所述工作台面上且与所述转环组件、六轴机械手臂、三维扫描仪控制连接，用于控制所述转环组件、六轴机械手臂、三维扫描仪协同作业；工作站，设置在所述工作台面上，与所述操作面板、三维扫描仪信号连接。本申请的测量效率高、周期短、精度高、有利于提高产品的装配质量。有利于提高产品的装配质量。有利于提高产品的装配质量。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机导向器喉道面积虚拟计算及装配装置、方法


[0001]本申请涉及航空发动机导向器测量及装配领域
，特别地，涉及一种航空发动机导向器装的装配装置及喉道面积虚拟计算方法。

技术介绍

[0002]航空发动机的导向器是航空发动机中的重要组成部件，而导向器的喉道面积是决定他的流通能力的主要因素，直接影响涡轮前后温度、气流流畅、推力、转数、消耗率等参数。燃气涡轮发动机的导向器面积是整个发动机性能的关键参数，发动机性能的调整主要是通过对导向器喉道面积的调整来实现。装配一台性能优越的发动机需要对导向器装配进行控制，严格控制其喉道面积，对导向器叶片进行优化组合满足其性能要求。
[0003]航空发动机导向器喉道截面是一个扭转的空间曲面，空间小，各测量点的方向都有不同的空间角度，要引出这些尺寸非常困难，同时对单一组件的测量，要在盆向及背向虚拟一个叶片进行测量，实现起来非常困难。航空发动机导向器叶片叶身要进行热障涂层，用杠杆表测量时会在叶身表面产生划痕，影响产品质量，现有的测量技术存在以下技术问题
[0004]1)现有人工测量方式多个测量点定位基准不同，拟合计算精度差、重复性差和效率偏低；
[0005]2)流函数试验周期长(单次转工时间约5天)，只是对导向器性能的一个总的判别，导向器工作中的不均布性的具体情况无法进行有效监控；
[0006]3)流函数试验只能进行验收，其试验结果只能定性判断导向器的流通股能力，不能直接指导叶片装配。装配完成后一次合格率低，需多次分解调整方可合格。
专利技术内容
[0007]本申请一方面提供了一种航空发动机导向器喉道面积虚拟计算、装配装置，以解决现有的航空发动机导向器喉道测量效率低、周期长、精度差、影响产品质量的技术问题。
[0008]本申请采用的技术方案如下：
[0009]一种航空发动机导向器喉道面积虚拟计算及装配装置，包括：
[0010]工作台面；
[0011]转环组件，架设在工作台面一侧的支撑腿上并按要求旋转；
[0012]定位夹具，设置在所述转环组件上，用于装夹各型号导向器叶片和整盘导向器；
[0013]六轴机械手臂，设置在所述工作台面上；
[0014]三维扫描仪，设置在所述六轴机械手臂的前端，用于对装夹在夹具上的各型号导向器叶片或整盘导向器进行三维扫描获得三维点云数据；
[0015]操作面板，设置在所述工作台面上且与所述转环组件、六轴机械手臂、三维扫描仪控制连接，用于控制所述转环组件、六轴机械手臂、三维扫描仪协同作业；
[0016]工作站，设置在所述工作台面上，与所述操作面板、三维扫描仪信号连接。
[0017]进一步地，所述转环组件包括：
[0018]齿轮旋转模组，可转动地设置在所述支撑腿上；
[0019]电机组件，通过齿轮传动与所述齿轮旋转模组驱动连接，用于驱动齿轮旋转模组按要求旋转。
[0020]进一步地，所述定位夹具包括用于装架各型号导向器叶片的多联叶片夹具。
[0021]进一步地，所述多联叶片夹具包括：
[0022]中间夹持载具，用于夹持固定各型号导向器叶片；
[0023]第一包围框架，设置在所述中间夹持载具外边缘，用于将整个多联叶片夹具与转环组件固定连接，同时粘贴有定位标点；
[0024]压力滑块，设置在所述中间夹持载具上，用于对各型号导向器叶片进行压紧固定。
[0025]进一步地，所述定位夹具包括用于装夹整盘导向器的整盘导向器夹具。
[0026]进一步地，所述整盘导向器夹具包括：
[0027]手动三抓夹紧机构，用于夹持固定整盘导向器；
[0028]第二包围框架，设置在所述手动三抓夹紧机构外边缘，用于将整个整盘导向器夹具与转环组件固定连接，同时粘贴有定位标点。
[0029]本申请另一方面还提供了一种航空发动机导向器喉道面积虚拟计算及装配装置方法，基于所述的装置，包括步骤：
[0030]根据设定驱动转环组件、六轴机械手臂、三维扫描仪，获得导向器叶片和整盘导向器的三维点云数据；
[0031]根据所述三维点云数据对导向器叶片和整盘导向器建模，计算得到导向器叶片的喉道面积和整盘导向器的总喉道面积值存入数据库；
[0032]进行优选匹配时，用户从数据库中导入相应数量的导向器叶片，同时导入导向器的轮盘骨架用于辅助装配放置；
[0033]判断导入的导向器叶片的喉道面积之和是否在设定范围内，若是则进行喉道面积均匀分布分析，对各导向器叶片排序后进行两两组合，反之则提示更换导向器叶片后，再次判断导向器叶片的喉道面积之和是否在设定范围内，直到满足要求；
[0034]根据导向器内外环、配合面特征和所述排序后的两两组合方式，对叶片做装配仿真，并在界面中显示；
[0035]重新计算装配仿真完成后的整盘导向器的总喉道面积，并在界面上显示每个喉道的面积值；
[0036]人工按装配仿真顺序装配完成后，再次扫描测量装配完成的整盘导向器的喉道面积值，确保整盘导向器流量函数测试一次通过。
[0037]进一步地，根据设定驱动转环组件、六轴机械手臂6、三维扫描仪，获得导向器叶片和整盘导向器的三维点云数据，具体包括步骤：
[0038]将工件表面清理干净，清理完成后，将工件用定位夹具夹紧，准备扫描，扫描开始前，自动进行标定；
[0039]启动转环组件，六轴机械手臂带动三维扫描仪根据规划好的扫描路径对定位夹具上的导向器叶片和整盘导向器进行扫描，获得导向器叶片和整盘导向器的三维点云数据。
[0040]进一步地，根据所述三维点云数据对导向器叶片和整盘导向器建模，计算得到导向器叶片的喉道面积和整盘导向器的总喉道面积值存入数据库，具体包括步骤：
[0041]导入一个或多个单组导向器叶片点云模型；
[0042]框选出最小喉道面积可能所在的区域，在框选区域内，根据喉道面积特性，计算并遍历所有喉道面积值，寻找最小的喉道面积值并记录为导向器叶片的喉道面积；
[0043]导入整盘导向器的点云数据，同时导入标准模板，将点云数据与标准模板数据进行坐标对齐，确保点云的检测姿态正确；
[0044]框选整盘导向器的测量区域，观察区域无误后，根据前述的喉道面积求解过程，计算出该整盘导向器的总喉道面积值。
[0045]进一步地，判断导入的导向器叶片的喉道面积之和是否在设定范围内，若是则进行喉道面积均匀分布分析，对各导向器叶片排序后进行两两组合，反之则提示更换导向器叶片后，再次判断导向器叶片的喉道面积之和是否在设定范围内，直到满足要求，具体包括步骤：
[0046]从数据库中导入已测量的若干导向器叶片，自动组成一个导向器环；
[0047]计算所述导向器环的总喉道面积值；
[0048]当所述总喉道面积值位于设计最大或最小值的范围内时，将导入的若干导向器叶片按喉道面积值从小到大排列；
[0049]将具有最小喉道面积值的导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机导向器喉道面积虚拟计算及装配装置，其特征在于，包括：工作台面(2)；转环组件(4)，架设在工作台面(2)一侧的支撑腿上并按要求旋转；定位夹具，设置在所述转环组件(4)上，用于装夹各型号导向器叶片和整盘导向器；六轴机械手臂(6)，设置在所述工作台面(2)上；三维扫描仪，设置在所述六轴机械手臂(6)的前端，用于对装夹在夹具上的各型号导向器叶片或整盘导向器进行三维扫描获得三维点云数据；操作面板(3)，设置在所述工作台面(2)上且与所述转环组件(4)、六轴机械手臂(6)、三维扫描仪控制连接，用于控制所述转环组件(4)、六轴机械手臂(6)、三维扫描仪协同作业；工作站(1)，设置在所述工作台面(2)上，与所述操作面板(3)、三维扫描仪信号连接。2.根据权利要求1所述的航空发动机导向器喉道面积虚拟计算及装配装置，其特征在于，所述转环组件(4)包括：齿轮旋转模组(4.2)，可转动地设置在所述支撑腿上；电机组件(4.1)，通过齿轮传动与所述齿轮旋转模组(4.2)驱动连接，用于驱动齿轮旋转模组(4.2)按要求旋转。3.根据权利要求1所述的航空发动机导向器喉道面积虚拟计算及装配装置，其特征在于，所述定位夹具包括用于装架各型号导向器叶片的多联叶片夹具(5)。4.根据权利要求3所述的航空发动机导向器喉道面积虚拟计算及装配装置，其特征在于，所述多联叶片夹具(5)包括：中间夹持载具(5.2)，用于夹持固定各型号导向器叶片；第一包围框架(5.1)，设置在所述中间夹持载具(5.2)外边缘，用于将整个多联叶片夹具与转环组件4)固定连接，同时粘贴有定位标点；压力滑块(5.3)，设置在所述中间夹持载具(5.2)上，用于对各型号导向器叶片进行压紧固定。5.根据权利要求1所述的航空发动机导向器喉道面积虚拟计算及装配装置，其特征在于，所述定位夹具包括用于装夹整盘导向器的整盘导向器夹具9)。6.根据权利要求5所述的航空发动机导向器喉道面积虚拟计算及装配装置，其特征在于，所述整盘导向器夹具(9)包括：手动三抓夹紧机构(9.2)，用于夹持固定整盘导向器；第二包围框架(9.1)，设置在所述手动三抓夹紧机构(9.2)外边缘，用于将整个整盘导向器夹具(9)与转环组件(4)固定连接，同时粘贴有定位标点。7.一种航空发动机导向器喉道面积虚拟计算及装配装置方法，基于如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，包括步骤：根据设定驱动转环组件(4)、六轴机械手臂(6)、三维扫描仪，获得导向器叶片和整盘导向器的三维点云数据；根据所述三维点云数据对导向器叶片和整盘导向器建模，计算得到导向器叶片的喉道面积和整盘导向器的总喉道面积值存入数据库；进行优选匹配时，用户从数据库中导入相应数量的导向器叶片，同时导入导向器的轮盘骨架用于辅助装配放置；
判断导入的导向器叶片的喉道面积之...

【专利技术属性】
技术研发人员：李义勇，李泽宇，韩旭，王超，冉源，曹斐，曹思远，魏颖超，
申请(专利权)人：中国航发南方工业有限公司，
类型：发明
国别省市：