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燃气轮机叶片参数化建模系统设计与叶片成型偏差分析

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航空精密制造技术 2024年第1期60卷 17-20页

作者：刘树文徐光利张周周孙航博傅骏李龙涛西安阎良国家航空高技术产业基地管理委员会西安710000 成都航飞航空机械设备制造有限公司成都610003 西安博胜航空装备有限公司西安710000 四川工程职业技术学院德阳618000

为了便于航空发动机和燃气轮机叶片数字化建模,设计建立基于UG二次开发技术的燃气轮机叶片参数化建模系统,将具体介绍叶片典型榫头与叶根的参数化建模;对比分析了叶片型线拟合方法,完成基于点云数据的叶片型线拟合;最后对叶片模型进行... 详细信息

为了便于航空发动机和燃气轮机叶片数字化建模,设计建立基于UG二次开发技术的燃气轮机叶片参数化建模系统,将具体介绍叶片典型榫头与叶根的参数化建模;对比分析了叶片型线拟合方法,完成基于点云数据的叶片型线拟合;最后对叶片模型进行偏差分析,并提出型线拟合优化方法。

关键词：叶片参数化建模型线拟合偏差分析

基于深度学习的非接触应变测量网格图像修复技术

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锻压技术 2024年第08期 195-204页

作者：豆远航崔学习钟馨平吴向东万敏北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航天试验技术研究所上海航天设备制造总厂有限公司

在非接触网格应变测量技术中，针对网格图像的局部缺陷带来的测量效率低、精度低等问题，提出一种基于深度卷积生成对抗网络的边缘信息辅助的融合谱归一化和分区小块补丁的两阶段网格图像修复模型(SPE)。该模型的第1阶段利用Canny边缘... 详细信息

在非接触网格应变测量技术中，针对网格图像的局部缺陷带来的测量效率低、精度低等问题，提出一种基于深度卷积生成对抗网络的边缘信息辅助的融合谱归一化和分区小块补丁的两阶段网格图像修复模型(SPE)。该模型的第1阶段利用Canny边缘算子提取含有缺损的网格图像的边缘图像进行修复，作为第2阶段模型的先验辅助；第2阶段则对真实测量的图像的缺损区域进行修补，利用不同比例的掩膜与真实图像结合形成数据集，并进行模型训练；最后，用测试图像验证模型对网格图像缺陷的修复效果。结果表明：相比传统PM算法与DCGANs算法，SPE模型算法表现更优，可有效地修复由于光照与表面损伤等造成的图像缺陷，有效地提高了测量效率和结果的准确性。

关键词：应变测量图像处理深度学习图像修复生成对抗网络

SiC_(f)/SiC复合材料激光烧蚀辅助铣削材料去除机理与加工表面质量评价

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机械工程学报 2024年第9期60卷 206-217页

作者：李晗章程陈杰安庆龙陈明上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司成都610091

现代航空部件对材料的耐高温性、高强度和轻量化提出了更高要求。SiC_(f)/SiC复合材料具有优异的综合性能,但其高脆性和各向异性使其高性能制造面临挑战。通过激光烧蚀预实验,掌握了Si C_(f)/Si C复合材料激光烧蚀产物的物相组成和烧蚀... 详细信息

现代航空部件对材料的耐高温性、高强度和轻量化提出了更高要求。SiC_(f)/SiC复合材料具有优异的综合性能,但其高脆性和各向异性使其高性能制造面临挑战。通过激光烧蚀预实验,掌握了Si C_(f)/Si C复合材料激光烧蚀产物的物相组成和烧蚀机理,探究了激光参数对烧蚀性质的影响规律。通过常规铣削和激光烧蚀辅助铣削的对比实验,分析了常规铣削、部分烧蚀-铣削和完全烧蚀-铣削三种不同加工策略的材料去除机理,探究了烧蚀层占比对加工表面质量的影响规律。研究表明:激光烧蚀产物主要由3C-SiC和非晶态SiO_(2)组成。常规铣削加工中,纤维发生宏观脆性断裂,已加工表面存在多处裂纹、凹坑等加工缺陷。部分烧蚀-铣削中,纤维断裂以微观脆性断裂为主,少部分位置发生了纤维拔出和宏观脆性断裂。完全烧蚀-铣削加工中,纤维发生了微观脆性断裂,基体发生鳞状破碎。激光烧蚀辅助铣削加工质量优于常规铣削,部分烧蚀-铣削和完全烧蚀-铣削的表面粗糙度基本相同。低烧蚀层占比和高烧蚀层占比下进行铣削加工切削力差距较小。低烧蚀层占比的铣削加工中,纤维以微观-宏观脆性断裂为主;高烧蚀层占比的铣削加工中,大部分纤维发生了微观脆性断裂。综上所述,部分烧蚀-铣削和低烧蚀层占比是较优的加工方案。

关键词： SiC_(f)/SiC复合材料激光辅助铣削材料去除机理加工质量

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燃气轮机叶片快速熔模铸造工艺优化

机械研究与应用 2024年第2期37卷 7-9,17页

作者：刘树文傅骏魏灵玥杨艳萍徐光利孙航博西安阎良国家航空高技术产业基地管理委员会陕西西安710000 四川工程职业技术学院材料工程系四川德阳618000 成都航飞航空机械设备制造有限公司四川成都610000 西安博胜航空装备有限公司陕西西安710000

针对传统熔模铸造工艺在确定压型尺寸时需要反复多次试验所带来的时间长、成本高问题,进行了叶片快速熔模铸造方法的研究。该方法采用ABS打印燃气轮机叶片,并通过粘接蜡质浇注系统组成熔模模组。经5层挂砂后将失蜡、焙烧后的铸造型壳浇... 详细信息

针对传统熔模铸造工艺在确定压型尺寸时需要反复多次试验所带来的时间长、成本高问题,进行了叶片快速熔模铸造方法的研究。该方法采用ABS打印燃气轮机叶片,并通过粘接蜡质浇注系统组成熔模模组。经5层挂砂后将失蜡、焙烧后的铸造型壳浇注金属,获得了叶片铸件。同时,针对生产过程中的型壳破裂建立了变形协调方程,应用有限元软件分析获得了铸件和型壳的应力等效应力云图,提出了优化措施,最终获得了优质铸件。

关键词：快速熔模铸造 3D打印有限元分析热应力

不同热处理对激光定向能量沉积制造TC4钛合金组织和拉伸性能的影响

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机械工程学报 2024年

作者：荣鹏成靖邓鸿文陶常安高川云冉先喆程序汤海波刘栋航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室北京煜鼎增材制造研究院有限公司

激光定向能量沉积技术(Directed energy deposition, DED)是一种逐点逐层熔化沉积从而直接制造致密金属零件的高性能加工成形技术。由于其制造的TC4钛合金的显微组织与传统锻件有很大的不同，选用合适的热处理工艺是改善其力学性能的关... 详细信息

激光定向能量沉积技术(Directed energy deposition, DED)是一种逐点逐层熔化沉积从而直接制造致密金属零件的高性能加工成形技术。由于其制造的TC4钛合金的显微组织与传统锻件有很大的不同，选用合适的热处理工艺是改善其力学性能的关键。因此，研究了三种不同热处理制度对DED制造TC4钛合金对成形构件晶粒形貌、显微组织和室温以及高温拉伸性能的影响。研究结果表明，经过600℃和800℃退火处理后，α片层均出现不同程度的粗化，且α相含量略微提高，经975℃双重退火处理后生成了部分等轴α相，室温拉伸塑性得到改善，与800℃退火处理试样相比，横向面缩率增加了约26.1%。在400℃高温拉伸时，975℃双重退火后的合金具有最高的横向平均高温断后伸长率，表现出优异的高温强度-塑性匹配。

关键词：增材制造激光定向能量沉积 Ti-6Al-4V 显微组织室温性能高温性能

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不等螺旋角立铣刀瞬时铣削力模型与验证

机械工程学报 2024年

作者：施壮李长河刘德伟张彦彬秦爱国曹华军陈云成都工具研究所有限公司青岛卡沃斯智能制造有限公司重庆大学机械与运载工程学院青岛理工大学机械与汽车工程学院

随着航空航天轻量化趋势的迫切需求，铣削是框架类弱刚度零部件不可或缺的加工方法，然而铣削过程瞬时力变化导致薄壁结构件等弱刚度工件的颤振产生加工变形是其技术瓶颈。而立铣刀不等分齿间角和螺旋角已被证实是抑制颤振的有效方法。... 详细信息

随着航空航天轻量化趋势的迫切需求，铣削是框架类弱刚度零部件不可或缺的加工方法，然而铣削过程瞬时力变化导致薄壁结构件等弱刚度工件的颤振产生加工变形是其技术瓶颈。而立铣刀不等分齿间角和螺旋角已被证实是抑制颤振的有效方法。但切削力变化是诱发工艺系统颤振的本源，不等螺旋角立铣刀铣削弱刚度结构件力学行为尚未完善。基于此，建立了不等螺旋角立铣刀瞬时铣削力数学模型。首先，分析了不等螺旋角周向平面化下角度位置关系，研究了切削刃之间的轴向时变特性对任意轴向位置瞬时切削厚度的影响关系，建立了不等分齿间角微元体的力模型并轴向积分后得到单刃瞬时切削力模型。其次，分析了不等螺旋角切削刃在切削域中的参与情况，并提出了多刃同时切削时多窗口函数叠加的铣削力线性预测方法。进一步的，采用了线性回归后的斜切变换方法进行系数标定，得到了基于铣削斜变化下的系数预测方法。最后，开展了传统立铣刀与不等螺旋角立铣刀干式铣削Ti-6Al-4V验证性实验。结果表明，线性回归方法下的传统立铣刀数值解与测量值在进给方向Fy平均误差为1.17%，切削表面法向Fx平均误差为2.09%。铣削斜切变换方法下不等螺旋角立铣刀得到的Fy平均误差为0.13%，相比于线性回归方法预测精度提高了6.36%。不等螺旋角导致切削刃之间具备的轴向时变特性，是导致了力信号周期性改变，抑制颤振的根本原因。

关键词：铣削钛合金弱刚度铣削力螺旋角齿间角

大曲率弯扭叶片涡轮产品注射模具设计关键技术的研究

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机械科学与技术 2024年

作者：曹钱李光明陈磊杜国源岳俊蒙川西南科技大学制造科学与工程学院航空工业成都飞机工业有限责任公司四川航天燎原科技有限公司

由于大曲率弯扭叶片涡轮产品具有空间结构的复杂性，局部曲面存在多法向交错的特征。为了解决涡轮叶片变截曲面结构带来的空间成型、分型与抽芯困难，本文研究了增压涡轮产品注射模具设计的关键技术。首先，利用Unigraphics NX平台进行... 详细信息

由于大曲率弯扭叶片涡轮产品具有空间结构的复杂性，局部曲面存在多法向交错的特征。为了解决涡轮叶片变截曲面结构带来的空间成型、分型与抽芯困难，本文研究了增压涡轮产品注射模具设计的关键技术。首先，利用Unigraphics NX平台进行三角网格离散化，然后采用Python语言，对叶片空间离散点法向进行高斯映射，建立了叶片密集点云与高斯球面法向点域的映射关系。基于高斯球面点域的k-means++法向聚类和可视性分析的方法，将分类结果映射到叶片，通过切割形成了模具镶块的初始复合结构。据此设计了多层瓣合式镶件组合机构用于涡轮产品的注射模具成型与抽芯，将传统的三板式模具改进为四次分型结构，提高了涡轮产品注射模具的设计质量以及自动化生产效率。

关键词：三角离散化高斯映射法向聚类可视性分析

基于ANSYS的直升机吊挂挂钩结构分析与优化设计

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机械工程与自动化 2024年第2期 57-59,63页

作者：杨毅马海超韩志杰成都天科航空制造股份有限公司四川成都611200

挂钩作为直升机吊挂投放系统的重要部件,对完成直升机的投放任务有着非常关键的作用,合理的挂钩结构有助于提高吊挂投放系统的承载能力。利用SolidWorks建立了挂钩的三维模型,联合ANSYS对挂钩进行了有限元分析和结构优化设计。优化完成... 详细信息

挂钩作为直升机吊挂投放系统的重要部件,对完成直升机的投放任务有着非常关键的作用,合理的挂钩结构有助于提高吊挂投放系统的承载能力。利用SolidWorks建立了挂钩的三维模型,联合ANSYS对挂钩进行了有限元分析和结构优化设计。优化完成后,在吊挂系统满足设计要求的前提下,挂钩减重23.9%,实现了挂钩和整个吊挂投放系统的轻量化。

关键词：直升机挂钩有限元分析优化设计

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直线共轭内啮合齿轮传动的齿形参数研究

机械工程师 2024年第2期 87-91页

作者：杨晓东崔建昆成都飞亚航空设备应用研究所有限公司成都611130

针对直线共轭内啮合齿轮副的特性,参照渐开线齿轮传动定义了直线齿廓外齿轮的基本参数,讨论了齿顶半角、压力角和最小齿数的关系,分析了直线齿廓上的压力角随齿高的变化规律,提出了直线共轭变位传动的概念。在此基础上,对齿廓上的啮合... 详细信息

针对直线共轭内啮合齿轮副的特性,参照渐开线齿轮传动定义了直线齿廓外齿轮的基本参数,讨论了齿顶半角、压力角和最小齿数的关系,分析了直线齿廓上的压力角随齿高的变化规律,提出了直线共轭变位传动的概念。在此基础上,对齿廓上的啮合极限点进行了研究,计算了直线齿廓上可以参与啮合的线段长度。通过研究齿廓线段与对应啮合转角之间的关系,推导了重合度计算公式,保证在齿形参数设计时满足连续传动的要求。最后通过内啮合齿轮泵的工程实例,验证了直线共轭内啮合传动的齿形参数设计方法和齿轮副的啮合传动性能。

关键词：齿轮传动直线共轭啮合分析齿形参数设计