● 摘要
叶片是航空发动机中的核心零部件，其制造水平决定着航空发动机的性能水平。随着多轴联动机床的出现以及机床精度的不断提升，应用数控机床实现叶片全型面加工成为一种常用工艺。但是薄壁叶片数控加工中普遍存在变形问题，因此如何减小叶片加工变形是提高叶片制造水平的关键。本文致力于通过相关的理论及实验研究，基于反变形思想，建立一套包括加工、测量以及反变形模型重构的误差补偿方案，应用该方案可有效减小薄壁叶片的整体弯扭变形，提高叶片的加工精度和质量。主要研究内容如下：
（1）针对传统叶片测量方法中存在的测头半径补偿误差问题，提出了一种基于等距面模型的叶片测量方法。在该方法基础上，提出了一种二维约束测量路径规划方法，可降低数据处理的复杂度，有效提高曲面拟合的精度；并针对实际测量中因叶片加工变形大、基准小而导致的叶片测量基准不准的问题，提出了一种精确定位方法，应用该定位方法可精确地按误差最小原则配准叶片型面的测量坐标系。最后通过实例验证了上述方法的有效性和实用性。
（2）采用实验结合有限元分析的方法对叶片的整体变形规律进行了研究。根据仿真结果分别构造了叶片扭转变形与弯曲变形曲线，以及扭矩-扭转变形量曲线与弯矩-弯曲量曲线。利用五轴联动数控磨床对同一批叶片进行了加工，确定了叶片磨削工艺方案。检测结果表明同一批叶片在该加工工艺方案下，产生的变形（主要是叶片弯扭变形）具有一致性，且变形结果与仿真结果规律吻合。
（3）给出了反变形参数确定的具体方法以及反变形模型重构的具体流程，并对叶片进行了反变形误差补偿实验，结果表明，通过反变形误差补偿，叶片的弯扭变形量减少了约50%左右，有效地提高了叶片的加工精度。
（4）基于反变形误差补偿技术的功能需求，应用UG二次开发平台，在满足程序的交互性和用户需求多样性的条件下，对反变形误差补偿模块进行了整体设计与细化设计，分别完成了测量数据处理模块、误差分析模块和反变形模型重构模块的功能开发，提高了反变形误差补偿的效率，增加了该技术的实用性。