[發明專利]基于3D打印的葉片葉身截面劃線裝置設計方法及裝置

有效

• 申請號: 201710898029.X
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107825388B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 牛阿妮;王榮;黨紅武;高鋒利;張玉寶;劉嵩;郭雪梅;陶彩玲
• 申請（專利權）人: 中國航發動力股份有限公司
• 主分類號: B25H7/04
• 分類號: B25H7/04;G06T17/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了基于3D打印的葉片葉身截面劃線裝置設計方法及裝置，先利用繪圖軟件做出葉片的三維造型，然后根據葉片的三維造型設計出與之匹配的劃線裝置，葉片葉身劃線裝置包括葉身和劃線裝置緣板定位部，葉身上設置有用于對葉片葉身進行劃線的劃線槽，沿著劃線槽對葉片葉身劃線，能夠滿足葉片葉身所有截面劃線的要求，操作簡單，使用方便。

技術領域

本發明屬于航空發動機葉片制造技術領域，具體涉及基于3D打印的葉片葉身截面劃線裝置設計方法及裝置。

背景技術

航空發動機葉片包括壓氣機葉片和渦輪葉片，其型面構型復雜，需要控制的幾何要素多，檢測內容也相應較多，比如葉片進氣邊圓弧、排氣邊圓弧、葉身最大厚度、排氣邊定點厚度以及葉盆和葉背型面輪廓度等要求的幾何要素，在沿葉身全長方向上每個截面是變化的，要實現以上要素的檢測，必須找到相應的截面線位置才能實現測量。

原有的葉身截面劃線裝置，是帶有劃線窄槽的1mm厚的鐵皮樣板。它的制造方法是在已有的葉片實物上，采用1mm厚的鐵皮，通過鉗工用榔頭敲修使鐵皮與葉片葉身及緣板面緊密貼合，再利用線切割加工出劃線用的窄槽，這種傳統的葉身截面劃線裝置制造方法費時費力，存在兩個主要問題：一是劃線樣板的制造滯后于葉片的制造，必須先有葉片實物才能完成，延長了產品制造工期。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了基于3D打印的葉片葉身截面劃線裝置設計方法及裝置，借助葉片理論三維模型就能完成葉片葉身截面劃線裝置的設計和制造，無需葉片實物，完全能滿足現在葉片快節奏生產制造的需要，節約了生產準備時間，降低了工人的勞動強度，3D打印制造的葉片葉身截面劃線裝置質量的評判，可以通過三坐標檢測確定合格與否，便于后序葉身各個截面所有幾何要素的檢測，該裝置設計完成后，進行3D打印，操作簡便、用時短精度高。

為達到上述目的，本發明所述基于3D打印的葉片葉身截面劃線裝置的設計方法包括以下步驟：

步驟一、根據葉片的設計圖紙，創建葉片的三維模型；

步驟二、確定葉片葉身截面劃線裝置的定位基準面，選用葉片的葉身型面作為主基準，根據六點定位原理，軸向采用葉片的葉片緣板靠近葉身處的側面定位，最后一個自由度由葉片的葉片進氣邊定位限制；

步驟三、在葉片的三維模型上，抽取步驟二所述的三個面作為葉片葉身截面劃線裝置的定位面，使葉片葉身截面劃線裝置與葉片葉身型面完全定位貼合，確定劃線裝置葉身和劃線裝置緣板定位部的厚度、長度和寬度，葉片葉身截面劃線裝置的長度由葉片劃線截面的位置確定，當葉片葉身截面劃線裝置覆蓋在葉片上時，葉片葉身截面劃線裝置包含所有需劃線的截面，葉片葉身截面劃線裝置的寬度大于葉片的寬度；

步驟四、確定劃線裝置葉身和劃線裝置緣板定位部轉接處圓弧的大小，劃線裝置葉身與葉片劃線裝置緣板定位部轉接處的第一圓弧大于葉片的葉身與葉片緣板轉接處的第二圓弧，第一圓弧比第二圓弧的半徑大0.5mm～1mm；

步驟五、在葉片葉身截面劃線裝置上與葉片葉身需要劃線的位置的相應位置設置劃線槽，劃線槽為通槽。

步驟三中，將劃線裝置葉身的厚度設置為均勻厚度，厚度為3mm～4mm，將劃線裝置緣板定位部的厚度設置為均勻厚度，劃線裝置緣板定位部比劃線裝置葉身厚3mm～4mm。

步驟三中，葉片葉身截面劃線裝置寬度的確定方式為葉片葉身截面劃線裝置的進氣邊側與葉片的進氣邊圓弧相切并沿著葉片進氣邊延伸2mm～3mm，葉片葉身截面劃線裝置的排氣邊側沿葉身型面向下延伸2mm～3mm。

步驟五中，將劃線槽自槽底至上方向保留0.5mm～1mm直段，其余部位沿直槽周邊倒20°～45°的斜角。

步驟五完成后，在葉片葉身截面劃線裝置葉身外表面設置加強筋，加強筋的厚度和寬度為3mm～4mm。