【摘 要】
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发动机被誉为飞机的心脏,发动机叶片又是发动机中最为重要的零件,由此可见发动机叶片在航空业中起着至关重要的作用。由于其处于高温高压的恶劣工作环境中,在使用过程中不可避免会出现各种损伤,但直接对损伤叶片进行更换的成本过高,所以要根据维修标准对可修复的航发叶片进行维修。故本论文针对民航压气机实心叶片进行修复设备及修复技术的研究工作,主要内容如下:首先,根据航发叶片修复要求进行自动焊接修复系统整体软硬件设
【基金项目】
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民航重大专项,航空发动机叶片自动焊接修复装备研制,项目编号:MHRD20130104;
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发动机被誉为飞机的心脏,发动机叶片又是发动机中最为重要的零件,由此可见发动机叶片在航空业中起着至关重要的作用。由于其处于高温高压的恶劣工作环境中,在使用过程中不可避免会出现各种损伤,但直接对损伤叶片进行更换的成本过高,所以要根据维修标准对可修复的航发叶片进行维修。故本论文针对民航压气机实心叶片进行修复设备及修复技术的研究工作,主要内容如下:首先,根据航发叶片修复要求进行自动焊接修复系统整体软硬件设计,对运动系统、视觉系统等各功能模块进行研究,实现对应功能要求。同时采用NI公司旗下labview编程软件对航发叶片修复系统控制程序进行编写并完成各模块之间信息交互,最终得到完整的控制系统。其次,针对其中图像处理部分,在搭建系统下对所采集叶片图像进行预处理。叶片轮廓是轨迹规划中最重要的图像信息,为保证获取精度,采用Otsu阈值对叶片图像与环境背景进行分割,由边界追踪算法获取叶片边界点并构造矫正算子进行矫正,在矫正边缘点作用下进一步实现亚像素边缘定位,以此获取待焊接叶片边缘轮廓点坐标。获取坐标点后采用非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Spline,简称NURBS)曲线对待焊接叶片轮廓进行拟合。再次,根据航发叶片流线型截面以及钛合金焊接加工工艺特点,在所获得轮廓曲线上进行焊接轨迹的规划。由于叶片前后缘厚度较薄,常规焊接轨迹与焊接工艺会导致前后缘塌陷。根据前后缘轮廓设计特点对叶片前后缘进行二次焊接轨迹与焊接工艺设计开发,保证叶片前后缘位置材料填充充分且不会在焊接过程中出现塌陷现象。最后,在焊接系统中进行焊接实验,探究了焊接参数对焊缝外形尺寸的影响规律,并对相关工艺参数进行开发。根据开发所得工艺参数对叶片焊接参数进行设定,并按照本文规划轨迹对叶片进行焊接修复工作。实验结果表明,系统在大量焊接试验中仍保持良好性能,说明修复系统具有良好的稳定性;通过相关检测设备对焊接完成叶片进行检测,各设备检测结果表明叶片焊接质量满足修复要求,说明通过文中设定轨迹及开发参数焊接可以满足叶片修复质量要求。
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