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復(fù)雜薄壁葉片測(cè)量方法研究

作者: 時(shí)間:2017-02-27 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
復(fù)雜薄壁葉片多為風(fēng)扇葉片,是發(fā)動(dòng)機(jī)核心部件——風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的關(guān)鍵零件之一,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能起著關(guān)鍵作用,技術(shù)含量高,涉及領(lǐng)域廣。該類葉片外形尺寸大,葉身厚度薄,根部曲率變化劇烈,加之采用了單燕尾槽的榫頭結(jié)構(gòu),為測(cè)量準(zhǔn)確性帶來(lái)了很大的誤差。本研究通過(guò)多種測(cè)量方法的測(cè)試與比對(duì),尋找到了一種新的測(cè)量方法,成功地解決了復(fù)雜薄壁葉片高精度、高效率的測(cè)量問(wèn)題。

技術(shù)特點(diǎn)分析

復(fù)雜薄壁榫頭為燕尾型葉片,榫頭度面為葉片的定位基準(zhǔn),公差一般不大于0.1mm,葉身型面帶有阻尼臺(tái),阻尼臺(tái)空間角度錯(cuò)綜復(fù)雜,需要的尺寸多,且公差要求嚴(yán);葉片空間尺寸大且葉型空間扭曲大,葉身薄,葉片型線輪廓度公差小且為變公差。

葉片尺寸測(cè)量

1測(cè)量坐標(biāo)系的建立

對(duì)復(fù)雜薄壁燕尾型榫頭葉片,設(shè)計(jì)及測(cè)量的基準(zhǔn)一般為燕尾型榫頭的度面,測(cè)量時(shí)可以將測(cè)量坐標(biāo)系直接建立在榫頭度面上,也可以采用測(cè)具測(cè)量,將測(cè)量坐標(biāo)系轉(zhuǎn)移到測(cè)具上。

(1)無(wú)測(cè)具測(cè)量。

沒(méi)有測(cè)具時(shí),以榫頭度面及端面為基準(zhǔn),將測(cè)量坐標(biāo)系建立在榫頭上,在葉片榫頭兩度面上,分別測(cè)量4個(gè)點(diǎn),構(gòu)造2個(gè)平面,計(jì)算兩個(gè)度面的中分面作為測(cè)量坐標(biāo)系的Y軸方向及Y軸方向的零點(diǎn),計(jì)算兩個(gè)度面的交線,測(cè)量坐標(biāo)系的X軸方向,交線與榫頭端面的交點(diǎn)為X軸方向的零點(diǎn),榫頭度面中分面分別向兩度面平移H值,與兩度面相交兩條平移線,兩平行線構(gòu)造一平面作為測(cè)量坐標(biāo)系Z軸的零點(diǎn)。葉片榫頭度面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

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(2)測(cè)具測(cè)量。

復(fù)雜薄壁燕尾型榫頭葉片測(cè)具設(shè)計(jì)原理是:旋動(dòng)擰緊螺釘,測(cè)具底面定位塊帶動(dòng)葉片榫頭底面向上運(yùn)動(dòng),當(dāng)葉片榫頭度面與測(cè)具度面定位塊貼緊時(shí),葉片榫頭基準(zhǔn)線到達(dá)一定高度,葉片固定在測(cè)具中。以測(cè)具的定位面為基準(zhǔn)建立測(cè)量坐標(biāo)系,測(cè)具結(jié)構(gòu)如圖2所示。

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2型面測(cè)量分析

該葉片葉根部位型面曲率變化大,而葉尖型面曲率變化比較小。一般型面測(cè)量時(shí),程序編制是一個(gè)循環(huán)測(cè)量的過(guò)程,每個(gè)截面都是從葉片進(jìn)氣邊開(kāi)始掃描到排氣邊結(jié)束,再將多余部分進(jìn)行裁剪,形成一個(gè)封閉的曲線如圖3所示。

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初次加工為了防錯(cuò),用2種方法對(duì)葉片進(jìn)行測(cè)量分析。第一種方法是將葉片的所有部位進(jìn)行采點(diǎn)測(cè)量,為了避免測(cè)球半徑補(bǔ)償時(shí)帶來(lái)的測(cè)量數(shù)據(jù)誤差,在采點(diǎn)時(shí)關(guān)閉測(cè)量補(bǔ)償,將測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入U(xiǎn)G與數(shù)模進(jìn)行比對(duì),比對(duì)時(shí)將測(cè)具數(shù)據(jù)整體偏置一個(gè)測(cè)針半徑值。第二種方法是在PC-DMIS測(cè)量軟件下用Blade分析軟件進(jìn)行分析。2種測(cè)量方法測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比如表1所示。

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由表1可以看出,在葉尖部位,由于葉型曲率變化比較平緩,測(cè)量結(jié)論只差0.004mm,而葉根部位截面由于葉型變化比較大,相差0.053mm,所以不能直接對(duì)葉根型面進(jìn)行掃描評(píng)價(jià)。

在測(cè)量葉型輪廓度時(shí)用兩種方法,葉尖截面(全封閉截面)采用全封閉掃描,利用葉片專用分析軟件BLADE進(jìn)行分析評(píng)價(jià);葉根截面采用采點(diǎn)的方式進(jìn)行測(cè)量,實(shí)測(cè)點(diǎn)與CAD模型進(jìn)行對(duì)比輸出。

3阻尼臺(tái)測(cè)量

該葉片阻尼臺(tái)上下表面由三維空間曲面組成,阻尼臺(tái)毗鄰面以及長(zhǎng)邊、短邊空間角度錯(cuò)綜復(fù)雜。在測(cè)量阻尼臺(tái)上下表面輪廓度時(shí),采用掃描曲面的方式進(jìn)行測(cè)量,將實(shí)測(cè)值有數(shù)模進(jìn)行對(duì)比,并直接將結(jié)論顯示在數(shù)模中,便于葉片的返修,阻尼臺(tái)表面偏差分析見(jiàn)圖4。

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阻尼臺(tái)長(zhǎng)邊、短邊是圓弧形,在首次測(cè)量時(shí)直接在數(shù)模中找出最高點(diǎn)作為理論值對(duì)葉片阻尼臺(tái)長(zhǎng)、短邊進(jìn)行測(cè)量并與數(shù)模進(jìn)行比對(duì)分析,但是在后期測(cè)量過(guò)程中發(fā)現(xiàn),由于葉片的加工誤差,如果只采1點(diǎn)并不能保證每次都能采到阻尼臺(tái)長(zhǎng)、短邊的最高點(diǎn),該部位為圓弧型,測(cè)量點(diǎn)稍微差一點(diǎn),測(cè)量結(jié)論就會(huì)相差很多。最后經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),如果將坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到與阻尼臺(tái)長(zhǎng)、短邊平行的方向并進(jìn)行掃描,在掃描點(diǎn)中找出最大值,用這種方法測(cè)量能準(zhǔn)確的反映葉片的真實(shí)加工質(zhì)量。

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