某機單晶葉片綜合測量研究

唐曉東 陳佳慧

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

1 概述

由于測量該葉片的9個葉身型面、8個通道點尺寸、5個截面的bf尺寸及檢查榫頭端面窗口的對稱平面對于基準(zhǔn)A偏移不大于0.15。因此要保證葉片定位穩(wěn)定的前提下，測具要留出足夠大空間，供給葉片測量機構(gòu)。型面測具的結(jié)構(gòu)按照葉身的結(jié)構(gòu)和技術(shù)條件的不同而各不同。如圖1

圖1

葉身型面樣板通過傳遞系統(tǒng)，能保證工作樣板誤差在±0.02mm的范圍內(nèi)，型面測具的誤差在±0.01mm的范圍內(nèi)。測具有兩種狀態(tài)：動態(tài)、靜態(tài)，由插銷控制。動態(tài)是在該測具上要體現(xiàn)葉片截面扭轉(zhuǎn)公差±30'，S2、S10定位截面的支撐點和該型面上的點的切向夾角比較大，壓緊力的方向的稍微偏離都會使葉片產(chǎn)生上滑或下移。采用通常的6點定位是不能滿足葉片的定位的穩(wěn)定性的，為了使葉片能夠很好的與測具有很好的貼合，該測具需要過定位，這樣以來該測具的壓緊機構(gòu)非常重要。經(jīng)過繪圖受力分析，幾經(jīng)優(yōu)化后決定采用兩個方向壓緊方式，來保證測具的定位穩(wěn)定性和葉片在測量中準(zhǔn)確性。設(shè)計時考慮的工裝定位、支撐裝置的結(jié)構(gòu)形式，壓緊結(jié)構(gòu)形式成為設(shè)計中需要研究的重點。針對上述情況進(jìn)行探討。

2 設(shè)計過程

2.1 軸向定位機構(gòu)設(shè)計

首先是軸向，葉片軸向的定位點在緣板的內(nèi)側(cè)，采用軸銷，使軸銷過定位點且與內(nèi)緣板型面相切軸銷的軸線與Z軸平行。為了不影響緣板通道點的測量，軸向銷的支座要打開一個缺口如圖2.定位銷的材料采用CrWMn HRC58～62。

圖2

2.2 X、Y向定位、壓緊機構(gòu)的設(shè)計

2.2.1 按工藝要求X、Y向定位是由葉片榫頭處兩點、S2、S10進(jìn)氣邊的三點支撐實現(xiàn)的?？紤]S2截面與軸向定位點很近，把軸向定位銷與S2定位截面作用在一個支座上；葉片榫頭處兩點由兩個定位銷在同一個支撐座上實現(xiàn)；S2、S10倒角方向要依照葉片進(jìn)氣邊、葉身的走向，保證定位點有效的與葉片接觸。由于定位塊形狀的特點采用板狀結(jié)構(gòu)，采用20鋼，局部淬火使定位面硬度達(dá)到HRC58～62，使測量不會因定位的磨損造成誤差。如圖3

圖3

2.2.2 壓緊結(jié)構(gòu)采用壓鉤形式的杠桿形式和螺釘式的輔助壓緊形式。如圖4

圖4

由于葉身型面曲率大、葉身長榫頭部分重量的原因，單靠型面壓緊是不穩(wěn)定，增加榫頭的輔助壓緊。

a.采用杠桿式壓機機構(gòu)壓緊型面，通過螺釘?shù)男M(jìn)使弧面的壓塊切于葉身型面，葉身型面的壓緊點根據(jù)葉型的走向，要切與葉型重心的位置。使S10、S2的定位點與定位塊緊密貼合。在不影響測量的情況下該螺釘可以加長。材料可選用45鋼HRC35～40

b.榫頭部位的輔助壓緊的位置根據(jù)榫頭部位兩定位點而定，近兩點中間。

2.3 葉身的扭轉(zhuǎn)機構(gòu)

葉型扭轉(zhuǎn)公差，是葉型繞葉型積疊點的轉(zhuǎn)角公差；積疊點是積疊軸與葉型剖切面的交點即扭轉(zhuǎn)中心；積疊軸是設(shè)計員規(guī)定的與葉型中心連線重合的一條直線。該測具通過支座兩個擋銷把角度的變化轉(zhuǎn)換成線性尺寸控制，即把測具的定位機構(gòu)、壓緊機構(gòu)都集成在同一固定板上，當(dāng)插銷拔出轉(zhuǎn)軸，葉片可通過左、右轉(zhuǎn)軸繞積疊軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的界限由擋銷控制，擋銷材料采用CrWMnHRC58～62.

測具的轉(zhuǎn)動軌跡是靠兩個轉(zhuǎn)軸在兩支座旋轉(zhuǎn)完成的，因此轉(zhuǎn)軸要有足夠的剛性、強度。轉(zhuǎn)軸的材料：45鋼 切應(yīng)力τ=370N/mm2;正應(yīng)力σ=(630～780)N/mm2d=18mm L=125mmS=1.5許應(yīng)力σp=σmin/S=630/1.5=420 N/mm2

轉(zhuǎn)軸的強度、剛性滿足使用要求

2.4 解決措施

2.4.1 用UG首先把葉片模型繪制出來，準(zhǔn)確做出要測的葉片型面、截面的定位點，支撐點、軸向定位點。根據(jù)該葉片型面變化趨勢，定出測具定位裝置的結(jié)構(gòu)，以保證對型芯9個葉身型面及榫頭型面的準(zhǔn)確測量。消除由于葉身型面曲率的變化造成測量數(shù)據(jù)失真的影響。

2.4.2 S2截面支撐部分和葉背定位點采用一體，根據(jù)進(jìn)氣邊走向給出定位樣板的倒角方向，考慮定位空間將軸向定位銷固定在S2定位截面上。S10截面有一點定位支撐。

2.4.3 壓緊機構(gòu)?？紤]葉片的類型及大小，決定采用杠桿的壓鉤形式,壓鉤形式壓緊它能夠靈活控制的壓緊方向，保證零件在測量中定位穩(wěn)定，輔助水平壓緊機構(gòu)很緊湊，調(diào)整靈活方便，適應(yīng)性強，產(chǎn)生的壓緊力由于行程小，近似恒定的，給葉片的壓緊是穩(wěn)定的，消除了由于外力給測量帶來了誤差。

3 結(jié)論

在實際應(yīng)用的過程中，省去了以往大批量三坐標(biāo)機測量所帶來的時間和人力上的浪費，縮短了低壓導(dǎo)向器葉片批量生產(chǎn)時間，為低壓導(dǎo)向器一級葉片批量生產(chǎn)節(jié)省了大量的人力、物力和財力。這樣一套工裝測具經(jīng)過實際應(yīng)用，證明該結(jié)構(gòu)合理，使用方便，安全可靠，解決了生產(chǎn)中的問題，滿足新機研制和批量生產(chǎn)的要求特。

[1]《航空材料手冊》編寫組.《航空材料手冊》上、下冊[M].國防工業(yè)出版社，1972.5.

[2]《機械設(shè)計手冊》聯(lián)合編寫組編.《機械設(shè)計手冊》[M].化學(xué)工業(yè)出版社，1982.10.

[3]沈小強，林朝平.加工中心工件定位與夾緊分析 [J]. 機械制造與自動化編輯部，2005，34（5）：25-26，29.