壁厚与外形耦合约束下空心叶片加工余量优化方法

doi:10.7527/S1000-6893.2023.28191

Abstract

Abstract:

To address the problem of non-uniform and negative allowance distribution of wild-chord hollow fan blades， a multi-level allowance optimization method which considers the coupling constraint of wall thickness and profile is proposed. Firstly， in term of the profile measurement result by on-machine measurement， the blade blank surface is reconstructed by the Laplace mesh deformation to obtain the accurate normal vectors of wall thickness measurement in a short time. To make the machining allowance distribution meet the design requirements of the wall thickness and profile， the optimization constraint which couples the wall thickness and profile are established， and the multi-level allowance optimization variables with different solution spaces are achieved， so as to construct allowance optimization models with different priorities. Furthermore， different optimization models are used to get the optimal hollow blade allowance distribution. Finally， the proposed method is verified by the experiment which takes a certain type of hollow blade as the object， and the experiment ensures the tolerance constraints of machining allowance， wall thickness and profile coupling， providing a new method for intelligent allowance optimization of wide-chord hollow blades.

Key words: allowance optimization, hollow blade, Laplace mesh deformation, constraint coupling, adaptive machining

CLC Number:

V260.5

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Figures/Tables 24

Fig.1

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Fig.5

Fig.6

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Table 1

Table 2

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Table 3

Fig.11

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Fig.13

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Fig.18

Fig.19

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条件	公式选择
目标函数	式（13）
约束条件	式（14）、式（15）、式（16）
优化变量	式（17）

条件	公式选择
目标函数	式（13）
约束条件	式（14）、式（15）、式（16）
优化变量	式（18）、式（19）

测量点序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
壁厚上限	7.61	7.41	7.47	8.00	4.12	4.22	4.25	2.29	2.18	2.22
壁厚下限	6.87	6.67	6.73	7.26	3.38	3.48	3.51	1.87	1.76	1.80
测量点序号	11	12	13	14	15	16	17	18	19
壁厚上限	2.32	1.85	1.79	1.82	1.79	1.82	1.78	1.78	1.82
壁厚下限	1.90	1.43	1.37	1.40	1.37	1.40	1.36	1.36	1.40

测量点序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
法矢夹角/（°）	0.368 0	0.280 4	0.142 0	0.205 6	0.087 7	0.053 2	0.254 7	0.167 8	0.079 0	0.326 0
测量点序号	11	12	13	14	15	16	17	18	19
法矢夹角/（°）	0.023 5	0.126 2	0.246 6	0.180 0	0.126 8	0.120 2	0.127 4	0.135 2	0.078 6

序号	$Δ y$ /mm	$Δ z$ /mm	$α$ /（°）
1	0.117 7	-0.006 0	-0.013 2
2	-0.100 9	0.119 7	0.056 5
3	0.089 3	0.046 9	0.022 3
$⋮$	$⋮$	$⋮$	$⋮$
20	0.321 4	0.026 6	-0.027 6
21	0.527 7	0.025 8	0.014 7
22	0.275 0	0.506 1	0.083 2

Allowance optimization method of hollow blade machining under coupling constraint of wall thickness and profile

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