試論葉片型面測具設(shè)計模塊化的開發(fā)

錢寶娟 孫海麗 彭會文 朱靜宇

（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 概論

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

2 目標(biāo)的分析

2．1設(shè)計要求和零件類型分析

圖1 葉片零件圖和設(shè)計圖

壓氣機葉片見上圖1:設(shè)計圖要求檢測幾個截面的葉盆、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。

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

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

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

3 立式綜合型面測具的結(jié)構(gòu)分析

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

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

葉片各截面型面位置的設(shè)計結(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型面位置機構(gòu)圖

槽寬和槽高與樣板的寬度和高度保證滑動靈活。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，為葉片各截面理論型面的位置。通過測量各截面型面樣板的后端面與兩側(cè)立板外側(cè)面的相對差值，讀出葉片各截面葉盆、葉背方向型面的相對誤差值。如圖3.1所示。

3.3測量機構(gòu)

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

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

4 立式綜合型面測具設(shè)計過程的編制及操作

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

首先要選擇智能設(shè)計向?qū)У念愋汀~片型面測具，當(dāng)按確定按鈕后，進行葉片參數(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具設(shè)計的相應(yīng)數(shù)據(jù)；在按確定按鈕前，選擇好克隆設(shè)計的路徑和文件夾。然后，進入導(dǎo)入葉片模型文件界面，輸入已建立的葉片模型文件名，進行葉片參數(shù)輸入，模型參數(shù)可以重復(fù)選擇。

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

結(jié)論

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

[1]《航空工藝裝備設(shè)計手冊》編寫組編.北京國防工業(yè)出版社，1978.

[2]《機械設(shè)計手冊》聯(lián)合編寫組編.化學(xué)工業(yè)出版社，1979.

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

[3]NET高級程序設(shè)計語言.北京：機械電子出版社，2002.