航空发动机整体叶盘原位自动测量技术研究 (1)

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1、航空发动机整体叶盘原位自动测量技术研究ResearchontheTechnologyoftheInSituAutoMeasurementoftheAero-engineBlisk一级学科：仪器科学与技术学科专业：仪器科学与技术作者姓名：张海涛指导教师：刘书桂教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一七年三月万方数据万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论

2、文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据万方数据摘要整体叶盘已经逐渐取代传统的叶盘结构形式，成为国外先进战斗机航空发动机的重要组成部分，国内从“十二五”规划才开始投入大量的人力物力对整体叶盘进行研究。对成型

3、整体叶盘的加工精度检测，是提高整体叶盘质量的有效手段，实现在加工原位对整体叶盘进行高效率、高精度检测，并将检测的结果反馈给机床进行再加工，是提高整体叶盘加工质量和成品率、降低生产成本亟待解决的问题。本文针对整体叶盘特定加工环境下的实际应用需求，对整体叶盘原位自动测量技术进行了研究。本论文的主要研究内容可归纳如下：1．根据测量任务的要求和现场空间的限制，设计并实现了一种在空间不受限方向采用直线导轨，在空间受限方向采用悬臂结构的三坐标测量机，该结构融合了悬臂式和正交式坐标测量机的优点，并配备新型的动态扫描REVO测头形成新型的五坐标测量系统，满足了苛刻环境下的苛刻测量需求。2.对REVO五轴测量系

4、统进行了解析，建立了REVO测头的数学模型，通过控制器返回的有限数据重构出被测点的三维坐标信息，使其可以应用于非正交式坐标测量机中；提出了一种非正交式坐标测量机环境下REVO测头探测矢量的修正算法，解决了REVO测头探测姿态不正确以及可能发生的碰撞问题，同时也提高了测量精度。3．针对所设计的悬臂式测量机结构，提出并建立了测量机的机器模型，导出了各项原始误差对坐标测量不确定度的传递系数以及各种误差的合成关系。该模型以准刚体模型为基础，针对测量机的各个运动部件，分别建立了测头A轴坐标系、测头B轴坐标系、悬臂坐标系、竖直运动坐标系、水平运动坐标系、工作台坐标系、转台坐标系等7个独立的坐标系，并对各个

5、坐标系之间的相互关系进行了分析，为测量机的误差补偿奠定了理论基础。4．针对测量机的各项误差，提出并实现了一整套的测量机误差标定技术，包括REVO测头A轴零位与探针长度标定、REVO测头B轴零位标定、REVO测头A轴与B轴偏置标定、悬臂零位标定、悬臂长度标定、水平运动部件与竖直运动部件垂直度标定、竖直运动部件与悬臂转轴以及REVO测头B轴与悬臂转轴之间平行度标定等技术，同时提出了一种可以在任意位置高精度标定机床转台分度误差的新方法，所提出的标定技术最大程度地减小了其它参数对所标定参数的影响，实现了误差参数的高精度标定。关键词：整体叶盘，原位测量，REVO测头，机器模型，测量机误差标定，分度误差标

6、定I万方数据II万方数据ABSTRACTThebliskhastakentheplaceoftraditionalbladeddisktobeasignificantpartofforeignadvancedfighteraviationengines,whereasdomesticresearchonbliskhasnotbeeninvestedalotofhumanandmaterialresourcesuntilthe“TwelfthFiveYearPlan”.Detectionofthemachiningprecisionofthebliskisaneffectivemeanstoim

7、provetheoverallqualityoftheblisk;it’sanurgentissueofimprovingthemachiningquality,yieldandreducingproductioncostsbydetectingthebliskinsiteprocessinginahighefficiencyandhighprecisionwayandfeedingthedete