[發明專利]一種葉片激光噴丸校形的方法與裝置

有效

• 申請號: 201610727385.0
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN106270005B
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 張永康;朱然;王冠;謝小柱
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B21D1/10
• 分類號: B21D1/10
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發明公開了一種葉片激光噴丸校形的方法與裝置，其特征在于：首先借助三維輪廓掃描儀將葉片的測量模型與CAD模型對齊，分別計算葉片的扭曲度誤差和彎曲度誤差，通過數據采集系統傳遞給計算機控制系統，采用數據挖掘方式確定激光噴丸參數和校形路徑，實現葉片的扭轉和彎曲校形。實施該方法的裝置包括計算機控制系統，激光器電源，激光器，透射鏡，吸收層，葉片，三維輪廓掃描儀，數據采集系統，涂水機器人，涂水機器人控制系統，葉片零件機器人，葉片零件機器人控制系統，本發明所述校形方法及裝置能夠實現對葉片校形的控制，對葉片進行精密校形，校形精度高，適用于飛機葉片的校形。

技術領域

本發明涉及激光噴丸校形技術領域，尤其是涉及葉片的激光噴丸校形處理領域，具體為一種葉片激光噴丸校形的方法與裝置。

背景技術

葉片是航空發動機中的重要部件，發動機的性能很大程度上取決于葉片型面的設計和制造水平。葉片屬于典型的變截面薄壁結構零件，它的制造精度直接決定了發動機的推進效率，在加工過程中，葉片精度難以保證，容易產生變形，從而需要對葉片進行校形處理，傳統的校形方法有錘擊、熱校形、機械噴丸校形，但上述方法很難實現精確校形，特別是針對變截面薄壁結構件，此類校形方法很難滿足要求。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種葉片激光噴丸校形的方法與裝置，利用高功率的脈沖激光作用于表面涂有吸收層的葉片，使吸收層氣化電離并形成沖擊波，由于水約束層的作用，高壓沖擊波作用于材料表面，產生的沖擊波峰值壓力超過材料的動態屈服強度，產生殘余壓應力，然后通過多點沖擊形成大面積的殘余應力區域的分布，最終達到葉片精確校形的目的。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

步驟1，借助三維輪廓掃描儀對葉片進行三維掃描，將實際測試獲得的三維結果與產品的三維CAD模型進行坐標對齊，計算出扭曲度誤差和彎曲度誤差，分別與允許誤差作對比，進而確定激光噴丸校形位置及校形量；

步驟2，通過試驗建立激光噴丸參數與葉片扭曲度誤差、彎曲度誤差之間的一一對應關系，得到激光噴丸參數分別與彎曲扭轉變形量之間的關系庫，計算機根據需校形部位的變形量，采用數據挖掘的方法，查找和確定需校形部位的激光噴丸參數；

步驟3，利用激光噴丸設備，對葉片進行扭轉校形，按計算機確定好的激光噴丸校形參數和校形路徑對葉片需扭轉校形部位進行激光噴丸校形處理；

步驟4，將激光噴丸校形后的葉片再次進行三維掃描，將實際測試結果與CAD模型進行坐標對齊，計算扭曲度誤差，如果超過尺寸公差，則依次重復步驟2、3，逐步逼近，直至達到設計要求；

步驟5，利用激光噴丸設備，對葉片進行彎曲校形，按計算機確定好的激光噴丸校形參數和校形路徑對葉片需彎曲校形部位進行激光噴丸校形處理；

步驟6，將激光噴丸校形后的葉片再次進行三維掃描，將實際測試結果與CAD模型進行坐標對齊，計算彎曲度誤差，如果超過尺寸公差，則依次重復步驟2、5，逐步逼近，直至達到設計要求。

一種葉片激光噴丸校形的裝置，其特征在于，包括計算機控制系統(1)，激光器電源(2)，激光器(3)，透射鏡(4)，吸收層(5)，葉片(6)，三維輪廓掃描儀(7)，數據采集系統(8)，葉片零件機器人控制系統(9)，葉片零件機器人(10)，涂水機器人(11)，涂水機器人控制系統(12)。數據采集系統(8)，涂水機器人(11)，葉片零件機器人(10)，葉片零件機器人控制系統(9)分別與計算機控制系統(1)相連。

借助三維輪廓掃描儀對葉片進行掃描，將測量模型與CAD模型進行坐標對齊，從CAD模型截面線轉到測量模型截面線重合所需要的角度，即為所求的扭曲度誤差；彎曲度為指的是所要進行分析的截面形心到葉片的上下截面(通常選取葉片頂部、根部的截面)形心連線的距離，分別計算出處測量數據模型與CAD設計模型的對應彎曲度，求出二者的差值，即為彎曲度誤差。