試論葉片型面測(cè)具設(shè)計(jì)模塊化的開(kāi)發(fā)

錢(qián)寶娟 孫海麗 彭會(huì)文 朱靜宇

（中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

1 概論

隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的更新?lián)Q代，葉片的種類(lèi)越來(lái)越多，形狀結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，技術(shù)要求也越來(lái)越嚴(yán)格，制造難度的加大，高的精度要求，所以，工裝設(shè)計(jì)的速度和質(zhì)量也要與之匹配。一直以來(lái)，葉片的測(cè)具設(shè)計(jì)任務(wù)滯約我公司新機(jī)科研生產(chǎn)，但是每同類(lèi)葉片的工裝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)又基本相同，尺寸略有差異。尤其是壓氣機(jī)葉片在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的級(jí)數(shù)較多（一般是9級(jí)），數(shù)量之多，但其葉片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成大體相同，大小不等。由于立式綜合型面測(cè)具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的臥式型面測(cè)具設(shè)計(jì)較復(fù)雜，而且設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，而各級(jí)壓氣機(jī)葉片的立式綜合型面測(cè)具設(shè)計(jì)方法基本一致，結(jié)構(gòu)可統(tǒng)一、固化，因此，可以歸納總結(jié)，并利用計(jì)算機(jī)輔助編程，UG三維基元模塊參數(shù)化功能，達(dá)到壓氣機(jī)葉片立式綜合型面測(cè)具設(shè)計(jì)圖紙--標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、智能化，使壓氣機(jī)葉片立式綜合型面測(cè)具設(shè)計(jì)規(guī)范化，提升工裝設(shè)計(jì)的速度和質(zhì)量。在這種情況下，探索出一條適合我公司乃至本行業(yè)所有類(lèi)型葉片工裝設(shè)計(jì)需求的新的設(shè)計(jì)方法，開(kāi)發(fā)出參數(shù)化三維、二維圖庫(kù)，對(duì)其它葉片工裝設(shè)計(jì)智能化的工作開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。

2 目標(biāo)的分析

2．1設(shè)計(jì)要求和零件類(lèi)型分析

圖1 葉片零件圖和設(shè)計(jì)圖

壓氣機(jī)葉片見(jiàn)上圖1:設(shè)計(jì)圖要求檢測(cè)幾個(gè)截面的葉盆、葉背型面是否在理論輪廓內(nèi)，或在葉身型面允許扭轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)葉盆、葉背型面是否合格，及在葉身型面允許偏斜的范圍內(nèi)葉盆、葉背型面是否合格。

一般型面測(cè)具設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)的臥式型面測(cè)具檢測(cè)，臥式型面測(cè)具檢測(cè)葉身型面輪廓度是借助于型面樣板，通過(guò)型面樣板與葉身或型面測(cè)具肋下基準(zhǔn)面的透光方式來(lái)人為觀察判斷，檢測(cè)時(shí)極容易產(chǎn)生人為因素的誤差，并且不能讀出偏差的實(shí)際數(shù)值，對(duì)葉身型面是否合格影響較大。而立式型面綜合測(cè)具，采用立式裝夾定位能克服臥式葉片的葉身容易變形，實(shí)現(xiàn)各截面檢測(cè)樣板限位導(dǎo)向滑動(dòng)，在同一定位夾緊狀態(tài)下檢測(cè)出葉片型面的綜合偏差，采用直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，偏移和扭轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，型面支座平移，百分表可測(cè)得葉片進(jìn)、排氣邊方向的型面位移變化值，轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，百分表可測(cè)得型面角度變化值，葉身盆、背方向的型面變化量由兩側(cè)的百分表測(cè)得。經(jīng)研究論證，該立式綜合型面測(cè)具整體結(jié)構(gòu)緊湊，能完全達(dá)到葉身型面綜合檢測(cè)精度，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)圖紙的要求。

2.2 目標(biāo)實(shí)現(xiàn)需要突破的技術(shù)關(guān)鍵

確定立式型面綜合測(cè)具設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)（數(shù)學(xué)模型）。編制立式型面綜合測(cè)具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序和參數(shù)化數(shù)據(jù)庫(kù)。建立立式型面綜合測(cè)具結(jié)構(gòu)三維模型圖、二維圖設(shè)計(jì)庫(kù)。

3 立式綜合型面測(cè)具的結(jié)構(gòu)分析

目前葉片的葉身型面精度要求越來(lái)越高，而立式型面綜合測(cè)具的偏移、扭轉(zhuǎn)測(cè)量精度較高，并且還能讀出型面相對(duì)理論位置的偏移、扭轉(zhuǎn)誤差值。

立式綜合型面測(cè)具的結(jié)構(gòu)，主要由以下幾部分組成：定位及夾緊機(jī)構(gòu)；偏移、扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；確定截面位置機(jī)構(gòu)及型面樣板；測(cè)量機(jī)構(gòu)

3.1 定位及夾緊部分的結(jié)構(gòu)分析

葉片立式放置，是用葉片榫頭部分定位，為了便于葉片葉型測(cè)量和裝夾，采用楔塊原理定位和夾緊的結(jié)構(gòu)，使葉片定位穩(wěn)定可靠。如圖2所示。

3.2 型面位置機(jī)構(gòu)和偏移、扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的分析

葉片各截面型面位置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是由兩側(cè)立板上的定位槽確定。

圖2 定位夾緊結(jié)構(gòu)圖

圖3 .1型面位置機(jī)構(gòu)圖

槽寬和槽高與樣板的寬度和高度保證滑動(dòng)靈活。當(dāng)各截面葉盆、葉背型面樣板的后端面與兩側(cè)立板的外側(cè)面齊平時(shí)，為葉片各截面理論型面的位置。通過(guò)測(cè)量各截面型面樣板的后端面與兩側(cè)立板外側(cè)面的相對(duì)差值，讀出葉片各截面葉盆、葉背方向型面的相對(duì)誤差值。如圖3.1所示。

3.3測(cè)量機(jī)構(gòu)

測(cè)量機(jī)構(gòu)由三部分組成，有葉片進(jìn)、排氣邊方向的型面偏差測(cè)量機(jī)構(gòu)，有葉片扭轉(zhuǎn)角度的線(xiàn)性測(cè)量機(jī)構(gòu)，還有葉片盆、背方向的型面偏差測(cè)量機(jī)構(gòu)，葉片進(jìn)、排氣邊方向的型面偏差測(cè)量由底板前方的百分表實(shí)現(xiàn)。當(dāng)插上插銷(xiāo)時(shí)，百分表調(diào)零，拔下插銷(xiāo)，轉(zhuǎn)動(dòng)底板前后的可調(diào)螺釘推動(dòng)支座在底板上滑動(dòng) ，百分表反映葉片沿進(jìn)、排氣邊方向的偏差值。

葉片扭轉(zhuǎn)的角度值由測(cè)具右前方的百分表實(shí)現(xiàn)。當(dāng)臺(tái)階限位塊處于轉(zhuǎn)盤(pán)位置時(shí)，百分表調(diào)零，當(dāng)臺(tái)階限位塊下移，轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)，百分表反映旋轉(zhuǎn)角度的線(xiàn)性值，完成測(cè)量后，由底板后方的彈簧裝置將轉(zhuǎn)盤(pán)復(fù)位到原始狀態(tài)。

4 立式綜合型面測(cè)具設(shè)計(jì)過(guò)程的編制及操作

立式綜合型面測(cè)具設(shè)計(jì)過(guò)程模式可以固化，特別是葉片和測(cè)具的建模過(guò)程非常繁瑣，且很容易出錯(cuò)。為了提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，采用VC++2003.NET高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了本設(shè)計(jì)軟件。程序運(yùn)行的軟件環(huán)境為：Windows2000及以上操作系統(tǒng).NET Framework 1.1及簡(jiǎn)體中文語(yǔ)言包、UG NX7.5大型三維繪圖軟件。程序運(yùn)行的硬件環(huán)境為：采用Penium III 800MHZ及以上的處理器，至少128MB內(nèi)存，10GB以上磁盤(pán)空間，顯示器分辨率推薦使用1024*768。

首先要選擇智能設(shè)計(jì)向?qū)У念?lèi)型——葉片型面測(cè)具，當(dāng)按確定按鈕后，進(jìn)行葉片參數(shù)輸入、模型參數(shù)選擇；并一一選擇定位形式、方式等獲得葉片型面測(cè)具設(shè)計(jì)的相應(yīng)數(shù)據(jù)；在按確定按鈕前，選擇好克隆設(shè)計(jì)的路徑和文件夾。然后，進(jìn)入導(dǎo)入葉片模型文件界面，輸入已建立的葉片模型文件名，進(jìn)行葉片參數(shù)輸入，模型參數(shù)可以重復(fù)選擇。

選擇時(shí)必須從上向下，有一個(gè)特殊樣板時(shí)用第一個(gè)按鈕選擇，有兩個(gè)時(shí)用前兩個(gè)選擇，以此類(lèi)推。每個(gè)按鈕選擇截面線(xiàn)時(shí)，先選此截面的葉背截面線(xiàn)，再選葉盆截面線(xiàn)，即一個(gè)按鈕選擇兩條截面線(xiàn)，一為葉背，一為葉盆。截面號(hào)和樣板倒角方向數(shù)量必須與最后選擇的截面線(xiàn)數(shù)量一致，否則程序不能執(zhí)行。默認(rèn)存儲(chǔ)路徑為當(dāng)前用戶(hù)Home下的“工裝模塊設(shè)計(jì)”文件夾，也可以在下方的輸入欄中輸入其他存儲(chǔ)路徑。

結(jié)論

目前通過(guò)該項(xiàng)目的研制開(kāi)發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)立式型面綜合測(cè)具全部設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。為適應(yīng)新機(jī)研制需要，可作為葉片型面綜合檢測(cè)典型模塊化結(jié)構(gòu)，推廣應(yīng)用到其它葉片工裝設(shè)計(jì)中。本項(xiàng)目能達(dá)到按已知葉片給定參數(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)編制程序自動(dòng)選擇測(cè)具的結(jié)構(gòu)，及計(jì)算定位與測(cè)量間幾何尺寸，并且生成完整的工裝設(shè)計(jì)圖樣。使壓氣機(jī)葉片立式綜合型面測(cè)具設(shè)計(jì)規(guī)范化、智能化，提升工裝設(shè)計(jì)的速度和質(zhì)量。

[1]《航空工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組編.北京國(guó)防工業(yè)出版社，1978.

[2]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》聯(lián)合編寫(xiě)組編.化學(xué)工業(yè)出版社，1979.

[3]《UG NX 7.5完全自學(xué)手冊(cè)》博創(chuàng)設(shè)計(jì)坊組編.北京機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[3]NET高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言.北京：機(jī)械電子出版社，2002.