基于焊接過程分析的葉片自動焊接修復軌跡規(guī)劃.pdf

1、葉片是航空發(fā)動機最為核心的零件，被譽為“心臟中的心臟”。葉片通常工作在高溫高壓的惡劣環(huán)境下，使用一段時間之后，可能會出現(xiàn)不同程度的缺陷和損傷，如裂紋、磨損、腐蝕和蠕變縮孔等。在發(fā)動機維修手冊中，推薦對有修復價值的葉片利用高能束焊接對其進行堆焊修復，但對焊接修復后葉片的強度、尺寸精度、抗疲勞等性能要求十分苛刻。因此，需要可靠的自動焊接裝備用于葉片的維修。由于葉片復雜的曲面形狀，需要自動焊接裝備能夠直接對葉片的參數(shù)化曲線曲面進行插補。目前，

2、葉片的參數(shù)化曲線曲面表示常用非均勻有理B樣條(Non-Uniform Rational B-Spline，簡稱NURBS)進行表示。NURBS具有設計靈活、算法穩(wěn)定等優(yōu)點，在眾多參數(shù)曲線中脫穎而出，它使得有關曲線曲面的設計、分析與計算達到了很高的水平，大大加速了其在機械加工領域的應用。NURBS這一先進技術已成為研究的熱點與難點。
　　論文提出的利用葉片的焊接過程分析對焊接速度進行優(yōu)化的方法，可以獲得較好的焊接速度，減小焊接殘余應

3、力和焊接變形，同時作為焊接路徑規(guī)劃的一個依據(jù)。提出的結合弓高誤差和泰勒公式的NURBS曲線插補技術，可以直接表達復雜的葉片焊接路徑曲線，并對路徑進行自動插補，提高葉片焊接的精度，也可以提高CNC系統(tǒng)的軌跡表達能力和插補能力。
　　主要工作：對葉片進行三維建模和相關處理，之后對處理的葉片模型進行焊接過程仿真，分析溫度場和應力場的結果，結合葉片材料的Goodman曲線，優(yōu)化焊接參數(shù)，獲得最優(yōu)的焊接速度；通過NURBS曲線數(shù)學模型，并根

4、據(jù)實驗數(shù)據(jù)和優(yōu)化的焊接速度，建立復雜的葉片焊接路徑曲線；利用焊接速度和泰勒展開法對曲線參數(shù)進行密化，得到參數(shù)增量，通過參數(shù)增量逐步實現(xiàn)對焊接路徑的曲線插補過程，最終獲得路徑曲線上每個點與參數(shù)或時間的一一對應關系，完成軌跡規(guī)劃。通過Simufact-welding對葉片進行三維焊接仿真模擬，最后利用Matlab模擬曲線插補過程，分析插補精度和參數(shù)增量的關系，對比泰勒展開法和利用弓高誤差修正的泰勒展開法的實驗結果，驗證利用弓高誤差修正的泰勒