基于TRIZ的航空发动机叶片测量夹具创新设计

摘要

中国制造2025计划中首次将“航空发动机、燃气轮机”列入国家战略新型产业中。其中叶片是航空发动机的重要组成部分，叶片的制造水平和测量精度直接影响发动机推重比、燃油消耗率、载弹量等重要指标。因此，叶片测量夹具对应的测量方法直接决定叶片生产加工质量，其测量误差对叶片疲劳强度、发动机的降油耗、加速性有着直接的影响。所以航空发动机叶片测量夹具与测量方法的配合显得尤为重要。　　传统的夹具设计过多的依赖设计人员的设计经验，测量夹具的设计周期较长，并且对测量夹具存在的问题不能快速有效的解决。因此运用目前先进的创新设计方法即TRIZ理论来指导叶片测量夹具的改进与创新，从根本上提高创新和改变的可能性。本文主要的工作与总结有:　　第一，本文介绍了叶片在航空发动机当中的作用和静子叶片的结构，研究了叶片参数的几种加工工艺。其中以压气机静予叶片为对象整理了叶片检测过程中几种通用的测量方法。　　第二，对个别较典型的静子叶片测量夹具进行了三维模型的构建，针对静子叶片的定位方式对静子叶片测量夹具进行深入分析。分析了叶片测量夹具的组成结构以及与之相配合的测量方法，从而实现对叶片参数的测量。通过在某企业学习过程中，分析了企业目前测量夹具出现的问题并进行归类总结，提出了普遍存在的测量干涉、通用性差等问题。　　第三，研究了TRIZ理论、头脑风暴法以及各种克服思维惯性方法的应用原理。分析了TRIZ解题工具在叶片测量夹具中的应用，找出了叶片测量夹具存在的问题与TRIZ解题工具之间的对应关系，针对测量夹具存在的问题与TRIZ理论的融合集成了面向叶片测量夹具的计算机辅助创新设计模型。　　第四，运用SQL Server2005作为数据库支撑，C#为开发语言，完成了面向叶片测量夹具的CAI软件的构建。该软件拥有测量夹具元组件模块，让人们很容易的了解测量夹具的结构并且设计者很方便的调用测量夹具元件库进行测量夹具快速设计，叶片信息模块包含了叶片信息、叶片参数工艺以及参数对应的测量夹具。同时拥有物理冲突模块、技术进化模块、技术效应模块，并对其进行展示。　　最后，运用叶片测量夹具的计算机辅助创新设计软件，对叶片测量夹具在实际运用遇到的问题进行分析求解，通过实例验证了该软件能够解决产品创新设计当中遇到的问题。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 国内外研究现状与分析

1．2．1 夹具与叶片测量的研究现状分析

1．2．2 TRIZ以及集成创新技术研究现状

1．2．3 计算机辅助创新设计CAI的研究现状与分析

1．3 本文主要研究内容

2 航空发动机叶片

2．1 航空发动机叶片的功能和参数

2．2 叶片制造材料

2．3 静子叶片制造工艺流程

2．4 叶片制造技术

2．4．1 进排气边的粗加工技术

2．4．2 叶身型面粗精加工技术

2．4．3 叶片进排气边精加工技术

2．5 本章小结

3 叶片测量方法与压气机静子叶片测量夹具

3．1 叶片参数的测量方法

3．1．1 样板法

3．1．2 三坐标测量法

3．1．3 电感测量方法

3．2 夹具组成及其分类

3．3 静子叶片测量夹具

3．3．1 静子叶片进、排气边厚度测量夹具结构原理

3．3．2 静子叶片进、排气边位置测量夹具结构原理

3．3．3 静子叶片型面测量夹具结构原理

3．3．4 测量夹具存在的问题

3．4 本章小结

4 叶片测量夹具创新设计理论体系

4．1 TRIZ理论

4．1．1 技术系统进化法则

4．1．2 技术冲突以及求解过程

4．1．3 物理冲突以及求解过程

4．1．4 效应知识库

4．1．5 头脑风暴法

4．1．6 克服思维惯性方法

4．2 TRIZ解题工具在叶片测量夹具中的应用

4．3 产品创新设计过程模型的建立

4．4 本章小结

5 面向叶片测量夹具的CAI软件系统设计与实现

5．1 系统设计中的关键技术

5．1．1 软件体系结构

5．1．2 软件系统模块

5．1．3 数据库的构建

5．1．4 数据库表结构的定义

5．2 软件系统解题流程的设计

5．3 开发工具的选择

5．3．1 数据库的选择

5．3．2 开发及运行环境的选择

5．4 计算机辅助创新设计软件系统模型

5．5 主要功能模块

5．5．1 冲突模块

5．5．2 技术效应模块

5．5．3 技术进化模块

5．5．4 工程实例的增加

5．5．5 叶片测量夹具元组件信息模块

5．5．6 叶片测量夹具专利的查询与下载

5．5．7 叶片信息管理模块

5．6 本章小结

6 CAI软件系统在叶片测具设计中的应用

6．1 叶片测具结构设计

6．2 叶片型面测具结构设计

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 研究结论

7．2 本文创新点

7．3 展望

致谢

参考文献

附录

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