葉片榫頭角度檢測的研究

鄭 松 孫玉偉 孫海麗 金淵勇

（中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

壓氣機(jī)葉片是航空發(fā)動機(jī)零件中復(fù)雜的零件之一，該葉片是由緣板、葉身型面、榫頭構(gòu)成，小尺寸壓氣機(jī)葉片由于榫頭尺寸較小，這就給工裝量具設(shè)計(jì)帶來了一定困難。葉片研制階段一般都是靠三坐標(biāo)掃描檢查，進(jìn)入批產(chǎn)階段三坐標(biāo)掃描無法滿足批量生產(chǎn)進(jìn)度要求，多采用專用測量工裝進(jìn)行測量.使用專用工裝可以在一臺測具上實(shí)現(xiàn)同時(shí)檢查榫頭左右兩側(cè)度面角度，是一種非常適用于葉片加工生產(chǎn)現(xiàn)場、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的檢測工具。

為保證壓氣機(jī)葉片榫頭角度檢測測具測量精度，本文采用UG三維造型建立葉片和測具的模型，進(jìn)行仿真模擬設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)精度和準(zhǔn)確性。該測具采用一次定位測量，經(jīng)現(xiàn)場使用，證明完全達(dá)到檢測要求。

1 壓氣機(jī)葉片的設(shè)計(jì)要求

葉片測量設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析：

檢測E、F之間夾角60度，E、F面度面較小，測具考慮將零件擺出便于測量的合理位置。根據(jù)設(shè)計(jì)圖和規(guī)范規(guī)定，角度公差為±6' 葉片葉身朝上放置便于測量，榫頭底面C面為水平面，A、B面斜度面，一般用底面水平面定位但此葉片水平面度面較短。如圖1所示。

難點(diǎn)：

（1）E、F面度面較小，度面角度公差小用表直接測量不準(zhǔn)確；

（2）C面為水平面度面較短，葉片定位后容易造成左右擺動。

2 測具結(jié)構(gòu)的確定

2.1 定位及測量的確定

（1）定位部分：由于榫頭底面比較小，采用底平面定位，測量時(shí)會引起誤差，所以采用葉片底面的兩個(gè)度面進(jìn)行定位，用兩個(gè)量棒代替V型塊，進(jìn)行定位；在榫頭的一側(cè)固定測量部分有兩個(gè)定位銷，限制葉片的轉(zhuǎn)動；

①將葉片倒立，榫頭朝下，保證葉片的榫頭與底板之間有一定的高度，以防滑表座上的兩個(gè)測量部分干涉；

②在榫頭的底面采用兩個(gè)直徑為3mm的量棒托住葉片，限制葉片在豎直方向上的自由度，同時(shí)也限制了葉片繞豎直方向軸轉(zhuǎn)動的自用度；

③在固定端有兩個(gè)定位銷，如圖2所示，在兩側(cè)的銷為定位銷，固定端的兩個(gè)定位銷與葉片榫頭的臨近的側(cè)面垂直，與水平方向的夾角為30°，限制了3個(gè)自由度；

④定位部分未完全限制葉片的6個(gè)自由度，在垂直紙面的方向葉片還是可以進(jìn)行移動的，在該方向上運(yùn)動對測量的結(jié)果沒有影響。

（2）測量部分：分為固定端和活動端.

①固定端：表座固定在與支座上，使定位銷、測量銷都與榫頭的單側(cè)平面垂直；由于榫頭的度面比較小，同時(shí)防止測具和葉片干涉，定位銷和測量銷之間的非常小，讀數(shù)在0.003mm以下，千分表的精度為0.002mm，因此讀數(shù)的誤差比較大，影響測量的結(jié)果；采用杠桿原理，將測量部分的讀數(shù)按比例進(jìn)行放大，千分表的讀數(shù)更加精確；

②活動端：表座在滑表座上可以進(jìn)行移動，滑表座的平面與榫頭的一側(cè)平面垂直，用標(biāo)準(zhǔn)件對表，再將兩個(gè)測量銷與葉片接觸，從而進(jìn)行讀數(shù)，測量原理與固定端一樣；

（a）由于葉片的榫頭較小，測量銷與定位銷之間的距離僅為1.5mm；

（b）將標(biāo)準(zhǔn)件裝夾在該測具上，兩側(cè)的表座同時(shí)進(jìn)行對表，調(diào)零；

（c）如果按照1∶1進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，千分表最大讀數(shù)為tan（6'）×1.5mm= 0.0026mm，千分表的精度為0.002mm，千分表的精度直接影響讀數(shù)，因此，適當(dāng)放大杠桿的比例，如圖2所示，測量銷到杠桿的軸銷的距離為L，軸銷到千分表之間的距離為5L，因而讀數(shù)也放大了5倍，方便的讀數(shù)，同時(shí)誤差也隨之減小。

2.2 壓氣機(jī)葉片榫頭角度檢測測具采用模塊化設(shè)計(jì)

利用UG三維建模，將壓氣機(jī)葉片榫頭角度檢測測具各部件設(shè)計(jì)成參數(shù)化模塊，改變模塊結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)行參數(shù)化驅(qū)動調(diào)試；將工裝模塊進(jìn)行固化、邏輯智能設(shè)計(jì)調(diào)試設(shè)計(jì)，以后再設(shè)計(jì)同類型壓氣機(jī)葉片榫頭角度檢測測具時(shí)，可以提高設(shè)計(jì)效率，降低成本，縮短設(shè)計(jì)周期。

圖1 葉片簡圖

圖2 壓氣機(jī)葉片榫頭角度檢測測具UG 圖

2.3 壓氣機(jī)葉片榫頭角度檢測測具的UG模型（圖2）

結(jié)語

將壓氣機(jī)葉片定位后用一套測具分別檢查榫頭兩側(cè)面角度，此項(xiàng)設(shè)計(jì)既簡單又方便測量， 能夠準(zhǔn)確檢測葉片榫頭角度尺寸，結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特，制造方便，能夠完全替代以往的工具，且檢測方便快捷，生產(chǎn)成本較低，通過檢測應(yīng)用，達(dá)到了良好的效果。采用模塊化設(shè)計(jì)減少同類型壓氣機(jī)葉片榫頭角度檢測測具的設(shè)計(jì)時(shí)間，大大提高了工作效率。

[1]中國航空材料手冊編輯委員會.航空材料手冊[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1988.

[2]彭廣威.金屬材料與熱處理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[3]新編金屬材料手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[4]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994.