發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)引進(jìn)對(duì)幾何量檢測技術(shù)的促進(jìn)作用

周淑桂

（中國航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所，湖南 株洲 412002）

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是整個(gè)機(jī)械制造和設(shè)計(jì)中比較重要的部分，是工業(yè)領(lǐng)域非常關(guān)鍵的技術(shù)，想要提高制造技術(shù)的水平，需要更加先進(jìn)的檢測劑量技術(shù)作為支撐。為了提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)各種零部件運(yùn)作性能，使用高水平計(jì)量測試技術(shù)非常關(guān)鍵，同時(shí)，也需要確保各種檢測裝置數(shù)據(jù)有一定的可靠性。

1 檢測葉片技術(shù)分析

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，葉片是使用比較多的，而且形狀復(fù)雜，它會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)的安全和性能造成很大影響，該部分葉片需要使用精密鍛造技術(shù)，想要準(zhǔn)確定位測量葉片精密鍛造，葉片一般都是三維曲面，測量方法比較復(fù)雜，需要多種測量裝置作為支撐。早期葉片檢測的方法都是利用葉片樣板型面視透光進(jìn)行檢測，還有根據(jù)葉型靠模打表法來檢測截面型線誤差（搖擺測具法）。檢測以模打表法檢測的準(zhǔn)確度在0.1 mm左右，一般都是根據(jù)工作人員目視的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判定，準(zhǔn)確度在0.2 mm左右。之后引進(jìn)了斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)，關(guān)于葉片檢測技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了3個(gè)階段的改革。

1.1 第一次提高檢測準(zhǔn)確度的改革

英國使用的平臺(tái)劃線是借助電感量儀對(duì)葉片定標(biāo)，從而找到特征點(diǎn)位置，之后根據(jù)平臺(tái)測量特征點(diǎn)打表實(shí)際值，將其作為電感量儀標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行定標(biāo)。在實(shí)踐中，使用無余量精鍛葉片檢測方法，會(huì)出現(xiàn)很大的誤差。為了解決上述問題，人們開始以零件設(shè)計(jì)圖利用坐標(biāo)測量機(jī)和專業(yè)定位夾具，選擇測量球上結(jié)合專門的定位測量夾具，根據(jù)葉片要求使用測量機(jī)探針直接進(jìn)行檢測，從控制軟件定位坐標(biāo)探測測量球的球心。利用夾具進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)處理、建立自動(dòng)基準(zhǔn)測量，之后得到葉片特征值標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以消除彈性葉片變形、反復(fù)翻轉(zhuǎn)、因?yàn)槎ㄎ粍澗€夾具的作用力、劃線位置點(diǎn)造成的誤差，從而提高葉片精確度定標(biāo)的數(shù)據(jù)。葉片定標(biāo)劃線測量方法出現(xiàn)誤差的原因包括反復(fù)翻轉(zhuǎn)、葉片彈性變形、劃線作用力、劃線夾具定位裝夾、劃線點(diǎn)位置誤差、葉片彈性變形等。

1.2 斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)使用的電感量儀技術(shù)

在技術(shù)引進(jìn)階段，人們?yōu)榱烁玫卮_定葉片真值定標(biāo)方法，我國開始有人引進(jìn)了葉片人工劃線檢測的方法，這種方法是根據(jù)葉片多自由度進(jìn)行平臺(tái)劃線對(duì)夾具以及打表測量等，那時(shí)一般采取電感量儀真值定標(biāo)來獲取葉片方法，多通道葉片檢測成品電感量儀一般都是進(jìn)行定點(diǎn)測量，在光學(xué)跟蹤對(duì)指定的截面進(jìn)行投影儀型線實(shí)現(xiàn)檢測。在動(dòng)機(jī)葉片中發(fā)動(dòng)機(jī)使用斯貝技術(shù)后，開始有電感量儀多通道快捷多尺寸進(jìn)行檢測葉片的應(yīng)用。但電感量儀測量使用前需要使用葉片定標(biāo)的特征值完成標(biāo)定，這種方法為小于量斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)檢測半精鍛葉片需求提供了服務(wù)。

2 從表面光潔度轉(zhuǎn)變?yōu)榇植诙?/h2>

以往，加工表面的評(píng)價(jià)和定義都是使用國標(biāo)表面光潔度，以目視光潔度比較樣塊，使用測量儀根據(jù)取樣長度計(jì)算粗糙度，然后就能計(jì)算出設(shè)備加工表面粗糙度，完全沒有定量測量方法，從而指導(dǎo)定量評(píng)定，減少人為因素造成的影響。在引進(jìn)斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)后，表面粗糙相關(guān)概念以及相關(guān)測量方法開始出現(xiàn)。

3 校準(zhǔn)放大圖方法的研究

關(guān)于放大圖無法檢測相關(guān)問題，在零件檢測中使用放大圖是輪廓投影標(biāo)準(zhǔn)，一些廠家為研發(fā)測量機(jī)提供了一種放大圖校準(zhǔn)設(shè)備，建立《放大圖校準(zhǔn)規(guī)范》，出現(xiàn)了檢測和校準(zhǔn)放大圖技術(shù)，這為提高投影類檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度提供了幫助。這種方法也為檢測航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件投影輪廓提供了解決對(duì)策。

4 榫槽渦輪盤拉刀檢測方法探索

在發(fā)動(dòng)機(jī)中使用了斯貝技術(shù)后，我國還引進(jìn)了根據(jù)英方工藝環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)提出的拉刀測試方法，這種方法就是在平面投影儀放大50倍上將標(biāo)準(zhǔn)放大圖和拉刀試塊進(jìn)行比較。需要人工在實(shí)際檢測中進(jìn)行校對(duì)，焦距調(diào)整還需要手動(dòng)進(jìn)行，通過目視方法擬合放大圖和放大后的拉刀試塊影響輪廓，從而獲得檢測結(jié)果。經(jīng)過長期的實(shí)踐，影響了實(shí)際檢測準(zhǔn)確度，人們發(fā)現(xiàn)分辨力、準(zhǔn)確度等會(huì)給這種光學(xué)投影設(shè)備造成影響，需要反復(fù)檢測才能滿足拉刀輪廓的檢測要求。

經(jīng)過對(duì)國外一些智能影響測量技術(shù)的探索和調(diào)研發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采樣、對(duì)焦、評(píng)定等，經(jīng)過反復(fù)檢測發(fā)現(xiàn)只有1.3 μm的測量誤差和1.5 μm的準(zhǔn)確度誤差，拉刀輪廓度與檢測要求符合，榫槽拉刀也使渦輪盤智能影像檢測方法得到了使用。在拉刀試塊中使用自動(dòng)化測量極大地提高了檢測效率，在投影儀上檢測一件拉刀試塊需要1 h左右，而自動(dòng)技術(shù)只需要3 min。另外，該測量技術(shù)也能為拉刀制造效率和質(zhì)量提供很大幫助，這也為以后拉刀檢測方法提供了發(fā)展方向，促進(jìn)了渦輪盤榫槽檢測方法的改革。

5 渦輪低壓長軸內(nèi)型面測量系統(tǒng)研究

在發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)工作的進(jìn)行中，發(fā)動(dòng)機(jī)雙轉(zhuǎn)子大型低壓渦輪長軸逐漸增長，設(shè)計(jì)圖對(duì)每個(gè)轉(zhuǎn)接點(diǎn)檢測型面內(nèi)墻、轉(zhuǎn)接形狀也有了更高的要求。根據(jù)公差要求，確定軸向和軸向坐標(biāo)值，進(jìn)行裝置測量誤差需要小于0.006 mm。傳統(tǒng)的方式利用模板進(jìn)行測量，無法達(dá)到想要的準(zhǔn)確度。而使用解剖測量驗(yàn)證的方法，不僅提高了制造成本，也無法準(zhǔn)確測量長軸質(zhì)量。為了解決這個(gè)問題，開始使用微型特制電感掃描側(cè)頭、長軸內(nèi)墻長測桿進(jìn)行掃描測量，但因?yàn)殚L軸內(nèi)腔內(nèi)徑比較小，不能保證長測桿的剛度，借助了激光跟蹤儀進(jìn)行測桿，實(shí)現(xiàn)了修正補(bǔ)償實(shí)時(shí)檢測的效果。將測桿頭作為檢測點(diǎn)，使用掃描電感側(cè)頭進(jìn)行型面內(nèi)腔掃描，利用激光跟蹤儀進(jìn)行軸向位置數(shù)據(jù)測量。

6 結(jié)束語

在中國航空工業(yè)中，斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)為我國發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)提供了很大的幫助，也提高了我國航空計(jì)量測試技術(shù)的水平，這為計(jì)量測試技術(shù)的發(fā)展指明了方向，使測量技術(shù)的校準(zhǔn)不斷改進(jìn)，為多種生產(chǎn)提供了參考。

［1］ 王林輝，張伊依.技術(shù)差距對(duì)技術(shù)引進(jìn)存在門限效應(yīng)嗎？——基于中美制造業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量視角的實(shí)證檢驗(yàn)［J］.東南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2016，18（03）：85-95.

［2］ Lv Y，Sun Z.An evaluation of the influence of measurement geometry on the uncertainties of photometric model results based on the laboratory measurements of particulate surfaces［J］.Journal of Quantitative Spectroscopy&Radiative Transfer，2016（187）：338-357.

［3］ 陳崢，高紅貴.環(huán)境規(guī)制約束下技術(shù)進(jìn)步對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響研究——基于自主研發(fā)和技術(shù)引進(jìn)的角度分析［J］.科技管理研究，2016，36（12）：95-100.