申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2024-01-26

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN117921318A

主分类号：B23P15/02

分类号：B23P15/02;B23P15/04

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.14#实质审查的生效;2024.04.26#公开

摘要：本发明属于精密制造技术领域，涉及一种基于数字孪生技术的涡轮叶片气膜孔制孔方法。本发明方法首先将现代的测量和数字孪生技术引入至涡轮叶片制孔工艺中，再通过在涡轮叶片铸件毛坯的内外表面预置可以被容易图像识别的凹坑和凸肋等结构，然后通过对比孔边微结构形位的理论值与数字孪生模型所代表的实际值之间的差异，实现了对气膜孔的内外点位、空间角度、加工深度等参数的高精度修正，满足了现代高性能涡轮叶片对气膜孔加工精确度的需求。根据测算，相比于以往方法，采用该方法后的打孔位置度公差可以减小80％，进而可使得叶片使用寿命提升20％以上。从可制造性角度，采用该方法使制孔合格率提升50％以上，进而提升了总体经济效益。

主权项：1.一种基于数字孪生技术的涡轮叶片打孔方法，其特征在于，步骤如下：S1：涡轮叶片的设计及铸造，首先依据在气膜孔边开设半球形凹坑和圆滑凸肋结构的涡轮叶片模型，制造陶瓷型芯和蜡膜，并完成毛坯的制造；S1.1：叶片外表面开设气膜孔的出口处，布置半球形凹坑11，所述半球形凹坑11穿过该球坑的气膜孔理论轴线12；在叶片内表面，气膜孔入口处，分别设有环形凸肋13、蛇形凸肋14、直凸肋15共计三类结构；三类肋结构凸出于叶片内腔表面，凸起部分的横截面近似为半圆形，并且穿过该凸肋的气膜孔理论轴线12；S1.2：在完成铸件结构设计后，设计并确定气膜加工用理论参数，其方法为：首先基于涡轮叶片理论形面1与夹具9两者理论模型的组合装配，建立坐标系；在模型中定位气膜孔理论内部点位Q30，并统计其三维坐标理论值为x内,y内,z内；在模型中定位气膜孔理论外部点位P2，其三维坐标的理论值为x外,y外,z外；气膜孔理论轴线12与X轴之间的角度为气膜孔轴线与X轴理论夹角γ31，或采用同样方法获得该轴线与其他坐标轴的夹角；两点位之间的距离为气膜孔理论深度t32；以这些理论参数作为后续进行数值修正以及加工气膜孔，铸造获得涡轮叶片毛坯；S2：定位面的加工，将铸造完成的毛坯，使用磨削方式去除部分多余的材料，加工出榫头定位面，用于叶片装夹；S3：装夹定位，将叶片榫头定位面与夹具定位面相互配合，施加合适的夹持力将两者固定连接，该夹具应与S1中所设计的相同，具有同一坐标系；S4：数字孪生模型的获取与点位修正，本发明首先对实际叶片内外型结构建立数字孪生模型，再以其为比对，计算与理论模型之间的偏差作为修正的依据；S5：打孔；将叶片与夹具固定在机床上，首先将制孔工具10首先定位到气膜孔实际外部点位P′6，再依据气膜孔轴线与Y轴实际夹角α′7、气膜孔轴线与Z轴实际夹角β′8和气膜孔实际深度t′38，使用电火花打孔、电液束打孔、激光打孔工艺进行气膜孔的制孔过程。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 大连理工大学 一种基于数字孪生技术的涡轮叶片气膜孔制孔方法

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