考虑区域公差约束的叶片几何形状分析方法

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1、垒至垦Q些垒型工!堡垒生丛垒型型E垒鱼工堕垦!醚鱼工至鱼蔓丝QLQ鱼∑』堕i兰i：堡l!!．；li薹i!生考虑区域公差约束的叶片几何形状分析方法木AnalysisMethodforBladeGeometricConsideringRogionalToleranceConstrained北京航空航天大学机械工程及自动化学院江泽鹏陈志同【摘要】机床误差与加工误差易造成叶片型面位置整体偏离叶片基准，若采用基于叶片基准测量的传统六点定位法会造成叶片实际测量截面线不同于理论截面线，同时带来法矢补偿误差。因

2、此在六点定位基础上提出基于叶片特征线测量的精确定位方法以得到较优的测量基准，以此基准进行叶片测量并将所得数据再近似转化为原始六点定位坐标系下的数据用于叶片评价。考虑叶片叶身与边缘区域设计公差不一致，运用奇异值分解法与遗传算法相结合进行最优化匹配求解以使超差点数最小，最终得到叶片各参数用于几何形状评价。利用测量试验验证了该方法的正确性与有效性。关键词：叶片定位数据处理区域公差遗传算法几何形状分析【ABSTRACT】Thepositionofbladebodydeviatesfromtheblade

3、datumasmachinetoolerrorandmachiningelTor．Themethodofsixpointslocationwillresultintheactualmeasurementsectioncurvedifferfromthetheoreti．cal．Therefore．amethodofexactlocationbasedonbladefeaturecurvesmeasurementisprovidetoobtainbetterbladedatum．Thentheme

4、asurementdatashouldbetrans—formedinthecoordinatesystemestablishedbysixpointslocationprinciple．Andthedatawillbeusedforbladeevaluation．Generally,thedesigntoleranceofbladeedgeregionisdifferentfrombladebody,therefore，thesingularvaluedecomposition(SVD)and

5、geneticalgorithmareusedforbestfittingandbladeevaluation．Accurateexperimentalresultsofenginebladehavedemonstratedthefeasibilityandvalidityoftheproposedmethod．Keywords：BladelocalizationDataprocess-ingRegionaltoleranceGeneticalgorithmGeomet-ricanalysisD

6、oI：10．16080／j．issnl671-833x．2015．S2．157接触式三坐标测量机由于其精度高而被广泛应用于叶片类曲面检测11-2]。叶片数字化检测的关键在于如何获取精确的测量数据以及正确的评价分析方法。叶$国家重大科技专项(2013ZX04001051)资助。片检测通常以叶片榫头作为基准面，采用六点法进行定位。但机床误差与加工误差会造成叶片型面位置整体偏离叶片基准，若直接采用六点定位所得基准进行叶片测量会造成实际测量曲线与理论曲线形状不一致，实际测量点与理论点也不一致，同时还可能

7、带来测头半径补偿误差，影响测量过程的精确性。因此，通常需要借助叶片自身型面进行精确定位。而对于叶片实际装机或后续工艺而言，仍需要以叶片基准面作为后续参考，即叶片几何形状评价也需要在六点定位所得的叶片基准坐标系下进行，以此获得的叶片分析结果才能满足要求。另一方面，叶片的前后缘与叶盆叶背曲线的设计公差并不一致，通过简单的最小二乘拟合得到的轮廓度与位置度和扭角偏差并非最佳结果，极易造成公差要求高的区域局部点超差pJ。目前，Tao—HsienHsu等【41对叶片的检测与评价进行了较为详细的研究，但它直接

8、利用六点定位获得的基准进行测量，且利用测量后的截面数据与理论曲线进行匹配以用于叶片几何形状分析的方法存在较大的误差。文献[5—71对叶片以及曲面的检测定位进行了大量研究，但都是基于大量数据点的配准及其算法研究，在效率与可行性上存在不足。针对叶片设计截面区域公差不一致，国内外叶片分析软件还没有集成考虑。而遗传算法作为一种全局优化算法，已被广泛应用于制造行业的优化隅】，对于小数据计算而言，其效率较高，结果准确。针对上述情况，本文提出了六点法粗定位一特征线精定位一截面线测量一测量数据反算一叶片评价的策