[發明專利]一種用于監測精鍛葉片動態位移的系統及其監測方法

有效

• 申請號: 201911303374.X
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN110936231B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 余杰;李晨;陳海瑛;李元;湯麗;王輝;吳動波;周峰
• 申請（專利權）人: 中國航發動力股份有限公司
• 主分類號: B23Q17/22
• 分類號: B23Q17/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

本發明公開了一種用于監測精鍛葉片動態位移的系統及其監測方法，至少兩個電渦流傳感器設置在葉片榫頭底部，用于測量葉片榫頭的動態位移信息；至少兩個電渦流傳感器設置在葉片葉尖底部，用于測量葉片葉尖的動態位移信息；至少兩個電渦流傳感器設置在葉片葉身中間部位的上方，用于測量葉片葉身中間部位的動態位移信息；每個電渦流傳感器將測量得到的位移信息發送給處理器，處理器用于根據接收到的位移信息擬合出葉片的實際模型，并將擬合得到的葉片的實際模型與預設的葉片的理論模型進行比對，得到葉片的實際變形部位和變形量。本發明能夠區分葉片的整體位移變化和局部位移變化，對于局部位移變化應該進行夾具的優化設計，盡量避免其產生。

技術領域

本發明屬于航空發動機制造領域，具體涉及一種用于監測精鍛葉片動態位移的系統及其監測方法。

背景技術

無余量精鍛葉片已成為未來航空發動機葉片制造的重要發展趨勢。因為其高精度的鍛造工藝使得精鍛葉片葉身一次成型，無需后續加工。葉片的進排氣邊、葉尖和榫頭處精鍛工藝精度低下，難以滿足葉片的精度需求，需要進行二次加工。其中，對榫頭部分的精密加工，為了獲得穩定的裝夾和切削，需要以薄壁曲面的葉身為基準進行裝夾。葉片的葉身是個典型的薄壁復雜曲面(最大厚度為2mm)，在榫頭加工過程中葉片容易產生較大變形和加工誤差。

針對無余量精鍛葉片的精密加工，目前采用自適應加工工藝結合柔性工裝夾具的方案，其中柔性工裝采用柔性元件和葉片葉身接觸，用來保護葉片不被裝夾損壞，自適應加工工藝用來補償因為柔性工裝引起的葉片位置變動。然而，在葉片自適應加工工藝中，既有由裝夾引起的葉片整體變形，也有因為不當的裝夾力和切削力引起的局部變形，整體變形可以通過自適應加工工藝來補償，但是葉片的局部變形需要根據變形結果進一步的控制和優化。因此在無余量精鍛葉片自適應加工工藝中區分葉片的整體變形和局部變形是很重要的。

切削過程中切削力是個動態變化、頻譜特征復雜的動態載荷，在該動態載荷的作用下，產生的位移信號也是一個動態變化的高分辨率信號，目前，沒有能夠監測葉片動態位移的系統和方法，無法得到葉片的變形情況，也就無法精確區分葉片的整體變形和局部變形。因此，亟需開發針對無余量精鍛葉片精密加工中，對葉片動態位移進行監測的系統和方法。

發明內容

針對現有技術中的技術問題，本發明提供了一種用于監測精鍛葉片動態位移的系統及其監測方法，能夠監測葉片在切削過程中葉片的動態位移變化情況，間接反映夾具剛度，進而提出夾具優化方案。

為解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種用于監測精鍛葉片動態位移的系統，包括：處理器和至少六個電渦流傳感器，至少兩個所述電渦流傳感器設置在葉片榫頭底部，用于測量葉片榫頭的動態位移信息；至少兩個所述電渦流傳感器設置在葉片葉尖底部，用于測量葉片葉尖的動態位移信息；至少兩個所述電渦流傳感器設置在葉片葉身中間部位的上方，用于測量葉片葉身中間部位的動態位移信息；每個所述電渦流傳感器將測量得到的位移信息發送給所述處理器，所述處理器用于根據接收到的位移信息擬合出葉片的實際模型，并將擬合得到的葉片的實際模型與預設的葉片的理論模型進行比對，得到葉片的實際變形部位和變形量。

進一步地，每個所述電渦流傳感器的軸線與其相對應的葉片曲面的法矢在同一條直線上。

進一步地，還包括底板和三個支架，三個支架的底部分別與底板連接，三個支架分別為第一支架、第二支架和第三支架，所述第一支架的頂部位于葉片榫頭的下方，葉片榫頭底部的電渦流傳感器安裝在所述第一支架上；所述第二支架的頂部位于葉片葉尖的下方，葉片葉尖底部的電渦流傳感器安裝在所述第二支架上；所述第三支架的頂部位于葉片葉身的上方，葉片葉身中間位置的電渦流傳感器安裝在所述第三支架上。

進一步地，每個所述電渦流傳感器與支架通過螺栓連接，電渦流傳感器相對于支架的高度可調節。

進一步地，葉片榫頭底部設置有兩個所述電渦流傳感器，且兩個所述電渦流傳感器分別位于靠近葉片榫頭的兩側位置。