基于快速成型的带气膜孔叶片熔模精铸研究

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1、密级公开分类号TH164工程硕士学位论文基于快速成型的带气膜孔叶片熔模精铸研究石亚茹指导教师曹岩教授骆海涛高工申请学位级别工程硕士工程领域机械工程2018年4月25日基于快速成型的带气膜孔叶片熔模精铸研究学科：机械工程摘要本文以带气膜孔叶片为研究对象，基于数字化设计与制造理论实现了基于快速成型带气膜孔叶片的熔模精铸方法，针对带气膜孔叶片的逆向建模、蜡模的快速成型、熔模铸造虚拟仿真优化以及熔模精密铸造等关键问题进行研究。论文的主要研究内容如下：首先，采用了光学扫描技术和UG建模技术，通过XTOM教育

2、型面扫描系统对带气膜孔叶片进行光学扫描得到叶片的点云数据，将得到的点云数据导入到Geomagicstudio软件中进行数据处理得到扫描叶片的三维模型，再利用UG三维建模软件利用已知模型根据截面曲线特征的模型重构方法根据研究需求实现模型的快速建模；其次，利用光固化快速成型技术(SLA)，研究了模型从导入到制作，不同阶段中成型精度的影响，提出了采用变异系数法和MATLAB的Fmincon函数来进行快速成型中参数优化，缩短了产品的研制周期、降低成本，并且实现熔模精铸过程中蜡模型芯的快速制造；然后，通过熔

3、模铸造虚拟仿真技术，对空间自由曲面薄壁件熔模精铸过程进行仿真，探究了薄壁件在铸造过中容易出现冷隔等问题的原因，并且提出相应的优化方案。弥补了传统铸造过程中试制过程繁琐、生产周期长、铸件质量不易控制等问题。最后，对带气膜孔叶片进行熔模精铸，在精铸过程中针对气膜孔的熔模精铸提出相应的方案，并将其与传统的熔模精铸方法相结合。并且，以虚拟仿真阶段得到结果为依据，进行铸造前处理、型壳制备、型壳焙烧、熔化浇注、铸件后处理阶段工艺方案的设计，实现了带气膜孔叶片制件的快速制造。从研究结果可以得到，本课题所提出的以

4、快速成技术为基础实现带气膜孔叶片的熔模精铸方案，不仅实现了气膜孔的直接成型，而且在实现较短周期内叶片零件小批量快速制造，降低了开发费用，解决了传统生产的高成本，长周期，工序复杂的问题，验证了工艺的可行性。关键词：逆向建模；光固化快速成型；叶片；虚拟仿真；熔模精铸；气膜孔ResearchoninvestmentcastingofturbinebladewithgasfilmholebasedonRapidPrototypingDiscipline:MechanicalengineeringAbstr

5、actThispapertakestherapidprototypingmanufacturingoftheair-bearingmembraneturbinebladesastheobjetofstudy，whichproposestheair-bearingmembraneturbineblades3Dprintingandcastingrapidprototypingmethod.Besides,thispaperstudiestheinformationaboutthereversemod

6、elingofair-bearingmembraneturbineblades，therapidprototypingoflightcuringwaxmold，theinvestmentcastingvirtualsimulationoptimizationandprecisioncastingofinvestmentcasting.Themainresearchcontentofthispaperareasfollows:Firstofall,thereversemodelingofthetur

7、binebladeswithgasfilmholes.Inthispaper,anopticalscanningtechniqueandUGmodelingtechnologywithexcellentperformanceforturbinebladesareproposed.Intheopticalscanningstage,theturbinebladeisscannedbyXTOMeducationalsurfacescanningsystem.Then,thepointsclouddat

8、aafteropticalscanningisprocessedbyGeomagicstudiosoftware.Finally,themodelisimportedintoUGsoftwaretoreconstructthemodelaccordingtotheknownmodelandthecharacteristicofsectioncurvetorealizethefastmodelingofthemodelaccordingtoitsownrequirements.Sec