一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法和系统

1.一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法，其特征在于包括以下步骤：1)建立案例叶片工装数据库；2)采用相似性匹配方法，从构建的案例叶片工装数据库中找到与目标叶片相似的案例叶片；其中，从构建的案例叶片工装数据库中找到与目标叶片相似的案例叶片的方法，包括以下步骤：2.1)获取待设计工装夹具的目标叶片的三维扫描模型和工艺特性；2.2)将获取的目标叶片的三维扫描模型和工艺特性与步骤1)中建立的案例叶片工装数据库中各案例叶片的三维扫描模型和工艺特性进行对比，并根据相似性算法找到目标叶片对应的相似案例叶片的三维扫描模型、工艺特性及其最优化工装夹具模型信息；3)基于相似案例叶片所对应的最优化工装夹具模型确定目标叶片夹具中机械结构的三维模型；4)对相似案例叶片和目标叶片进行空间投影，得到目标叶片和相似案例叶片的二维平面图信息，并在二维平面内对目标叶片和相似案例叶片的网格进行仿射变换和逆变换，得到目标叶片三维定位点和夹紧点布局；5)基于步骤3)得到的目标叶片夹具中机械结构的三维模型以及步骤4)得到的目标叶片三维定位点和夹紧点布局，得到初始的目标叶片夹具的三维模型，对该三维模型进行微调整后，并对调整后的目标叶片夹具的三维模型进行仿真分析，仿真分析合格后制造出工程样机进行试验验证，如若满足加工工艺需求，则确定为目标叶片夹具的最终三维模型，用于工业生产中。 2.如权利要求1所述的一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法，其特征在于：所述步骤1)中，案例叶片工装数据库的构建方法，包括以下步骤：1.1)在CAD软件中导入待加工航空发动机近净成形案例叶片的三维扫描模型；1.2)根据企业生产经验，将对应步骤1.1)中案例叶片结构的最优化工装夹具模型导入对应案例叶片的三维扫描模型中；1.3)将步骤1.1)中的案例叶片的三维扫描模型和步骤1.2)中的最优化工装夹具模型分类，并进行数字化排序、分类整理与编号，得到案例叶片工装数据库。 3.如权利要求1所述的一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法，其特征在于：所述步骤4)中，得到目标叶片三维夹具的布局点的方法，包括以下步骤：4.1)构建投影矢量，将目标叶片和相似案例叶片的三维扫描模型由三维空间转换为二维空间，得到目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图信息；4.2)二维平面内，对目标叶片和相似案例叶片的网格进行仿射变换，得到二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的夹具布局；4.3)基于步骤4.1)构建的投影矢量进行逆变换，获得二维平面内目标叶片的夹具布局在目标叶片三维模型中的位置，作为目标叶片三维夹具的布局点。 4.如权利要求3所述的一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法，其特征在于：所述步骤4.1)中，得到目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图信息的方法，包括以下步骤：4.1.1)根据目标叶片的三维尺寸，构建投影矢量；4.1.2)依照相同的投影关系，按照相同的投影矢量将目标叶片和相似案例叶片的三维扫描模型投影到同一个圆柱面上；4.1.3)将步骤4.1.2)中得到的包含目标叶片和相似案例叶片几何尺寸的圆柱面沿着圆周面展开，得到包含目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图信息。 5.如权利要求3所述的一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计方法，其特征在于：所述步骤4.2)中，得到二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的夹具布局的方法，包括以下步骤：4.2.1)将得到的包含目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图进行网格化；4.2.2)选择目标叶片和相似案例叶片边缘轮廓线为控制线，在控制线上按照等距离方法在目标叶片和相似案例叶片上各选取预设点数作为控制点；4.2.3)应用二维面网格仿射变形方法，以目标叶片的边缘轮廓和相似案例叶片的边缘轮廓为约束点，把目标叶片面变换为与相似案例叶片相对应的面；4.2.4)将二维平面内相似案例叶片的夹具定位点和夹紧点布局点转换为目标叶片的定位点和夹紧点，执行步骤4.2.3)的逆变换，将与相似案例叶片相对应的面以及面上的定位点和夹紧点一起进行逆变换为目标叶片面以及目标叶片面上的定位点和夹紧点，获得二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的定位点和夹紧点布局。 6.一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计系统，其特征在于包括：数据库构建模块，用于建立案例叶片工装数据库；相似案例叶片确定模块，用于采用相似性匹配方法，从构建的案例叶片工装数据库中找到与目标叶片相似的案例叶片；其中，从构建的案例叶片工装数据库中找到与目标叶片相似的案例叶片，包括：获取待设计工装夹具的目标叶片的三维扫描模型和工艺特性；将获取的目标叶片的三维扫描模型和工艺特性与建立的案例叶片工装数据库中各案例叶片的三维扫描模型和工艺特性进行对比，并根据相似性算法找到目标叶片对应的相似案例叶片的三维扫描模型、工艺特性及其最优化工装夹具模型信息；机械结构三维模型确定模块，用于基于相似案例叶片所对应的最优化工装夹具模型确定目标叶片夹具中机械结构的三维模型；三维布局点确定模块，用于对相似案例叶片和目标叶片进行空间投影，得到目标叶片和相似案例叶片的二维平面图信息，并在二维平面内对目标叶片和相似案例叶片的网格进行仿射变换和逆变换，得到目标叶片三维夹具的定位点和夹紧点布局；夹具模型确定模块，用于根据目标叶片夹具中机械结构的三维模型以及目标叶片三维夹具的布局点，得到初始的目标叶片夹具的三维模型，对该三维模型进行微调整后，并对调整后的目标叶片夹具的三维模型进行仿真分析，仿真分析合格后制造出工程样机进行试验验证，如若满足加工工艺需求，则确定为目标叶片夹具的最终三维模型。 7.如权利要求6所述的一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计系统，其特征在于：所述三维布局点确定模块包括：空间投影模块，用于构建投影矢量，将目标叶片和相似案例叶片的三维扫描模型由三维空间转换为二维空间，得到目标叶片和案例叶片的统一的二维平面图信息；仿射变换模块，用于对目标叶片和相似案例叶片的网格进行仿射变换，得到二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的夹具定位点和夹紧点的布局；逆变换模块，用于基于构建的投影矢量进行逆变换，获得二维平面内目标叶片的夹具布局在目标叶片三维模型中的位置，作为目标叶片三维定位点和夹紧点的布局。 8.如权利要求7所述的一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计系统，其特征在于：所述空间投影模块包括：投影矢量构建模块，用于根据目标叶片的三维尺寸，构建投影矢量；投影模块，用于依照相同的投影关系，按照相同的投影矢量将目标叶片和相似案例叶片的三维扫描模型投影到同一个圆柱面上；投影展开模块，用于将得到的包含目标叶片和相似案例叶片几何尺寸的圆柱面沿着圆周面展开，得到包含目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图信息。 9.如权利要求7所述的一种用于航空发动机近净成形叶片夹具的设计系统，其特征在于：所述仿射变换模块包括：网格化模块，用于将得到的包含目标叶片和相似案例叶片的统一的二维平面图进行网格化；控制点选择模块，用于选择目标叶片和相似案例叶片边缘轮廓线为控制线，在控制线上按照等距离方法在目标叶片和相似案例叶片上各选取预设点数作为控制点；仿射变形模块，用于以目标叶片的边缘轮廓和相似案例叶片的边缘轮廓为约束点，把目标叶片面变形为与相似案例叶片相对应的面；二维夹具布局确定模块，用于将二维平面内相似案例叶片的夹具定位布局点转换为目标叶片的定位点，获得二维平面内基于相似案例叶片的目标叶片的定位点和夹紧点的布局。