涡轮叶片是航空发动机中的关键部件之一。本文针对精铸涡轮叶片模具型腔设计中存在的精度控制问题,把涡轮叶片的实际测量数据与铸造过程数值模拟相结合,根据得到的位移场分析精铸过程中叶片的变形情况,为叶片精铸模具的型腔设计提供了参考依据。 本文的主要内容包括: 1)两个实验与铸造过程数值模拟。涡轮叶片的温度场实验确定了铸造过程数值模拟中较难确定的工艺参数,为应力场的精确数值模拟奠定了基础;浇注实验为位移场的实测提供数据模型;铸造过程应力场数值模拟得到涡轮叶片铸造过程中的变形情况。 2)涡轮叶片的实际变形数据获取。涡轮叶片的测量完成了测量规划、测量数据的处理及测量模型的曲面重构等,为后续研究工作提供了位移场验证模型。 3)精铸涡轮叶片不同模型之间的配准技术研究。提出了配准模型的确定方法,并采用了两种方法进行配准,最后以叶片不同配准方法下得到的铸件型面误差值为例对所采用的配准方法进行分析。 4)涡轮叶片的误差分析。基于位移场研究了涡轮叶片精铸过程中的变形情况,采用收缩率的计算方法,结合数值模拟结果对蜡模、合金的收缩率进行了分析。