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航空发动机叶片长时间工作在高温高压的环境中,会出现变形、磨损、压痕等缺陷问题。由于扭曲叶片在使用中会产生顶端磨损和叶片变形,导致其使用后的几何模型与原CAD设计模型存在差异,使原CAD模型不再适于磨损叶片的修复加工,需要对其缺损域的曲面模型进行几何重建。本文针对扭曲叶片顶端磨损区域的自适应修复需求,深入开展修复叶片曲面重构、磨损域顶端曲面延拓、误差连续性分析、加工路径生成等研究,实现扭曲叶片顶端磨损域的延拓与曲面重构,为扭曲叶片的精密修复提供所需的曲面模型。论文主要研究内容包括: 1.调研扭曲叶片重构和延拓领域的国内外研究现状,分析该领域当前仍存在的关键技术问题,明确面向扭曲叶片顶端磨损域修复的曲面延拓重构方案。 2.针对扭曲叶片顶端修复的曲面重构问题,通过采样数据点的预处理,建立扭曲叶片的B样条拟合曲面。在反求控制点的过程中,采用重控制点算法,保证重构曲面的精度和连续性,为后续顶端磨损区域的曲面延拓提供高质量的曲面模型。 3.深入研究扭曲叶片顶端磨损区域的延拓重构方法,在扭曲叶片曲面模型基础上,提出两种曲面延拓算法,一种是基于C2连续的叶片顶端磨损域曲面延拓算法,另一种是基于基函数极值算法的曲面模型延拓算法,在理论上推导出缺失域的延拓生成算法表达公式,在原曲面模型基础上延拓出顶端曲面,解决扭曲叶片修复中顶端曲面缺失的难题。 4.基于所提出的叶片曲面延拓算法,编程实现叶片模型的曲面重构与延拓重构算法,建立面向修复的扭曲叶片曲面修复系统,使其具有叶片模型输入、数据点预处理、叶片拟合重构、叶片顶端延拓、IGES文件输出等功能。最后,利用所开发的修复系统,列举若干磨损叶片实例模型,进行叶片曲面的顶端重构与误差及连续性分析,结果显示本文所提出的叶片曲面延拓重构算法的有效性。 本文研究意义在于对扭曲叶片缺损域的曲面模型进行几何重建,为后续的增材制造(激光熔覆)和去除残留材料的加工路径生成提供所需的几何模型参考,以实现适于扭曲叶片几何模型的精密修复加工。