【摘 要】
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叶片作为航空发动机的重要零部件之一,其加工质量对整机服役性能具有重要的影响。然而航发叶片通常采用难加工材料制成且具备复杂型面结构,为其高效精密加工带来了一定挑战。当前,砂带磨削正逐步应用于航发叶片加工,但其弹性加工特性使得在加工过程中难以对磨削压力进行有效控制,从而对表面存在余量且余量分布不均的叶片的加工带来影响。同时,目前对于航发叶片的轮廓精度检测主要采用三坐标测量机这类离线检测方式,检测效率低
【基金项目】
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国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项2019年度课题《航空涡轴/涡桨发动机关键零件（机匣/叶片）国产装备综合集成示范》（项目编号:2019ZX04018001）
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叶片作为航空发动机的重要零部件之一,其加工质量对整机服役性能具有重要的影响。然而航发叶片通常采用难加工材料制成且具备复杂型面结构,为其高效精密加工带来了一定挑战。当前,砂带磨削正逐步应用于航发叶片加工,但其弹性加工特性使得在加工过程中难以对磨削压力进行有效控制,从而对表面存在余量且余量分布不均的叶片的加工带来影响。同时,目前对于航发叶片的轮廓精度检测主要采用三坐标测量机这类离线检测方式,检测效率低且易带来重复定位误差。针对上述问题,本文对航发叶片砂带磨削装备中的磨头结构进行优化设计,并提出航发叶片砂带磨削在机检测方法,从加工和检测两个角度对磨削质量和效率提升展开研究。本文主要研究工作如下:（1）针对航发叶片砂带磨削装备难以定量控制磨削压力的问题,分析砂带磨削加工特性和航发叶片余量分布特性,设计以低弹性系数弹簧调控磨削压力的U轴磨头结构,对该结构进行静力分析和动态仿真分析,并通过实验验证其具备有效调控磨削压力的功能且能带来良好的加工效果。（2）提出航发叶片砂带磨削在机检测方法并进行关键技术研究。基于在机检测原理及测头装置工作原理,对测头进行标定;开展检测截面线划分、测点分布、测量路径规划等研究,获取理论模型测点坐标,并对叶片、机床、检测装置的运动关系进行转换;对测量数据进行预处理,研究基于NURBS理论的曲线曲面重构方法,对数据进行截面线拟合及叶片型面重构,运用Poly Works软件获取叶片余量,最后运用本在机检测方法和三坐标测量机对某航发叶片进行检测并对比结果,验证本在机检测方法可有效提升检测效率并且检测精度可靠。（3）开展某航发叶片压气机4级叶片全型面砂带磨削实验,基于实验装置、被加工叶片特性,规划实验流程及工艺参数;加工工程中运用在机检测装置进行加工指导,通过对磨削后的叶片进行表面形貌分析、表面粗糙度分析,同时分别运用三坐标测量机和本在机检测装置对加工后叶片轮廓精度进行检测,综合评价叶片磨削质量及效率,并以此验证优化后的磨头结构及在机检测装置的可行性。
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