葉片複雜曲面集成製造新原理與新工藝實現

《葉片複雜曲面集成製造新原理與新工藝實現》是依託吉林大學，由趙繼擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：葉片複雜曲面集成製造新原理與新工藝實現
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：趙繼
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

本項目面向現代裝備中的關鍵零部件葉片精密製造的迫切需求，突破以往葉片製造中複雜曲面需經銑削和後續磨拋的傳統離散加工模式，獨闢蹊徑，通過構建新的製造平台，將複雜曲面磨拋適應性轉換加工與原位測量技術集成，提出通過對葉片製造中過渡型面的原位測量和自動時變調控加工區創成並逐次疊代，由毛坯直接創成葉片成品的學術思想和技術實現模式。研究葉片複雜曲面磨拋測一體化集成製造新原理、複雜曲面原位測量中海量信息特徵快捷提取與重構、集成製造中複雜曲面變異映射效應控制等科學問題，創造新概念的具有複雜曲面適應性的葉片集成製造設備樣機，取得擁有自主智慧財產權的葉片集成製造關鍵技術。本項目實施，對於我國能源工業、機械製造、航空航天、船舶工業等產業發展和技術進步，提升葉片這一關鍵零部件的製造水平和能力，推進複雜曲面精密製造理論創新，具有重要意義。

結題摘要

本項目面向現代裝備中的關鍵零件葉片複雜曲面精密製造的迫切需求，突破傳統葉片製造中離散加工模式，創建了曲面自適應磨拋測一體化平台，創新性地構建了複雜曲面磨拋測一體化集成製造理論體系，通過原位測量、自動時變調控加工區並逐次疊代、變參數適應性控制，一次裝夾即實現從毛坯向成品的轉換。系統深入地研究了葉片磨拋測一體化集成製造理論體系的若干關鍵問題。針對葉片類複雜曲面的構型特點，提出了B樣條曲線和切線多邊形逼近算法，高效精準的提取葉片截面線特徵點。開創性地提出了密集點測量、特徵點測量、極坐標測量於一體的測量策略，解決了葉片曲面高精度原位測量的難題。提出了基於特徵點的四邊形區域快速曲面重構算法，研究了重構曲面與理論曲面的多種最佳化匹配算法，獲得了均布非負的加工餘量。對每個加工循環後的葉片曲面進行原位測量、曲面重構、模型匹配與餘量分析、路徑規劃，自動實現加工區創成並逐次疊代，實現了從毛坯向葉片成品的一體化製造。創新性地提出了葉片複雜曲面的參數化集成表達算法，構建了葉片參數化模型特徵參量與工具機驅動參數間的直觀數學聯繫，為預測工具機的加工性能提供重要參考依據。基於多體系統理論建立了工具機整機誤差映射模型與測量誤差模型，獲得了誤差分布規律，並建立了多因素聯合誤差補償策略，取得了擁有自主智慧財產權的葉片集成製造關鍵技術。通過大量磨拋試驗，獲得了磨拋測一體化工具機磨拋葉片過程中關鍵工藝參量對葉片表面粗糙度及面形精度的影響規律。項目已發表學術論文37篇（其中SCI檢索13篇，EI期刊檢索8篇，EI會議論文檢索4篇）。申報發明專利12項，授權6項。申報實用新型專利12項，授權11項，申報軟體著作權1項。培養博士研究生3人，培養碩士研究生20人。其中已畢業博士1人，畢業碩士11人。本項目實施對我國能源、船舶、航空航天等產業發展，提升葉片這一關鍵零件的製造水平，推進複雜曲面精密製造理論創新具有重要意義。