淺談軸向雙定位葉片綜合測具的應(yīng)用

楊俊實 唐曉東

（1、中航世新安裝工程（北京）有限公司沈陽分公司，遼寧 沈陽110043；2、中航工業(yè)沈陽航發(fā)集團有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

1 概述

被測葉片是精鑄的，葉身型面是無余量的，該葉片的軸向長度只有50多mm，工藝要求：葉片的軸向要雙向定位，X、Y方向定位在Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ三個截面實現(xiàn)，而且定位的截面位置形式不同，要測量的六個葉身型面包括定位的三個截面的型面（有扭轉(zhuǎn)15′），上、下緣板有12個通道點要測量。因此，在設(shè)計此種葉片測具時，一方面要考慮葉片型面在軸向的變化趨勢，以確定定位樣板的倒角方向；另一方面在測具上留出足夠大空間，供給葉片軸向定位機構(gòu)、測量機構(gòu)的行程布置。檢驗葉片扭轉(zhuǎn)偏差，是靠頭部轉(zhuǎn)軸與兩止動銷間的間隙實現(xiàn)的，以往的軸向定位點為1點，截面距以發(fā)動機軸線起始，不存在公差分配問題。為了滿足工藝要求的雙向軸向點分擔(dān)定位公差的理念，采用了用兩條導(dǎo)軌來保證兩定位銷的運行軌跡。為保證兩定位銷頭能夠同時與定位點接觸，兩定位銷分別安裝在兩個滑塊上，滑塊上同時還設(shè)置一個角度面，兩個滑塊上的角度面是對稱的，由另一楔形塊貼合。推動該楔形塊就會使兩滑塊帶著定位銷，分別沿著各自的軌道，軸向平穩(wěn)推進。兩滑塊布置的拉簧，會使兩滑塊與施加推力的楔形塊緊緊貼和。該測具在兩種狀態(tài)即：靜態(tài)、動態(tài)測量葉身型面，靜態(tài)測葉片上、下緣板通道點。

2 設(shè)計過程

2.1 軸向定位機構(gòu)設(shè)計

首先是確定實現(xiàn)葉片的軸向雙點定位的機構(gòu)形式。接觸葉片的兩個定位點由兩個圓錐型定位銷實現(xiàn)。定位銷的材料為CrWMn HRC58～62。使測量不會因定位銷的磨損造成誤差。為保證兩定位銷的銷頭能夠同時向定位點行進，兩定位銷分別安在兩個滑塊上，采用了用兩條導(dǎo)軌來保證兩定位銷所在的滑塊的運行軌跡。推動楔形塊就會使兩滑塊帶著定位銷，分別沿著葉片軸向各自的軌道，沿兩個相反方向軸向平穩(wěn)移動推進。根據(jù)兩滑塊的功能性質(zhì)，它們的材料選為20鋼，經(jīng)滲碳表面處理后，工作表面硬度可達到HRC58～62，保證滑塊與基準(zhǔn)座的間隙0.005～0.01。（X、Y兩個方向）楔形塊角度的選取利用沖擊自鎖原理，楔形塊的角度定為12°，楔形塊表面要耐磨，材料為20鋼滲碳。

由楔形塊推動這兩個滑塊上還分別有兩個小銷，這兩個銷分別連著同一個拉簧，這樣使滑塊與楔形塊始終貼合著，保證定位的穩(wěn)定性。如圖2

2.2 X、Y向定位、壓緊機構(gòu)的設(shè)計

按工藝要求X、Y向定位，是由Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ截面的型面和Ⅴ、Ⅸ截面的進氣邊支撐實現(xiàn)的。定位的截面樣板都做成分體結(jié)構(gòu)，為保證通道點樣板的行程，特定給測通道點的樣板設(shè)立梳板銷。將壓緊的位置定在兩側(cè)盆向安裝板上。該葉片的X方向與葉片排起邊的角度即圓心坐標(biāo)與葉片型面的曲率大很大，我們通常的測具是X方向為豎直向上，如果像以前那樣理念設(shè)計，在實際工人檢測葉片型面操作過程中，就樣板間隙看不準(zhǔn)，葉片還因重力原因容易耷頭定位不穩(wěn)定，為方便現(xiàn)場工人在實際工作中操作方便，我們?nèi)藶榈貙⑷~片坐標(biāo)順時針旋轉(zhuǎn)了33°，這個旋轉(zhuǎn)角度取決于型面樣板沿水平推進時，型面樣板最大限度不出現(xiàn)鷹嘴現(xiàn)象。這個角度對相應(yīng)的型樣板是有密切聯(lián)系的，型面樣板也要旋轉(zhuǎn)33°。（圖 1）

圖1

2.3 葉片扭轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計

根據(jù)工藝要求，該葉片還有在扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下對型面檢測要求，為了實現(xiàn)這一要求，首先要把定位穩(wěn)定的葉片扭轉(zhuǎn)起來，把X、Y、Z方向定位機構(gòu)、壓緊機構(gòu)統(tǒng)一由連結(jié)板連接起來，考慮連接板所承受的只是重力沒有沖擊力，在保證連接板的剛性，采用45材料，HRC35～40。為了保證葉片型面檢測的準(zhǔn)確性，兩個轉(zhuǎn)軸的軸線由同軸度φ0.01控制，為防止磨差造成的誤差，兩支架裝有襯套，襯套與轉(zhuǎn)軸的間隙確定為0.005～0.01。該測具是在兩種狀態(tài)下測量型面的，設(shè)計了插銷。該插銷通過兩個襯套的插入，形成葉片在靜態(tài)測量的環(huán)境；插銷通過從兩個襯套拔出，形成葉片在動態(tài)測量的環(huán)境。

2.4 誤差分析

測具的誤差分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差。系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因、性質(zhì)和特點都是已知的，其數(shù)值是不變的。測具的制造誤差可以通過提高加工精度減小。控制系統(tǒng)誤差等于測具各個組成極限偏差的平方和開方。測具本身機構(gòu)的累積誤差小于被測量尺寸或相互位置偏差數(shù)值的1/5時，可忽略不計。分析本測具的系統(tǒng)誤差主要來自于測具轉(zhuǎn)軸與襯套的間隙、止動銷的磨損、軸向定位銷的行程誤差及軸向位置的固定、壓緊是否保證葉片與定位面的貼和以及測量力的影響等。隨機誤差可通過多次的檢測和對測具的設(shè)計理念的加深認(rèn)知解決，不會對整體測量產(chǎn)生影響。

圖2 結(jié)構(gòu)總圖

結(jié)論

在實際應(yīng)用的過程中，軸向雙點定位的機構(gòu)形式在使用過程中，操作簡單。壓緊機構(gòu)采用了與定位樣板一體，這樣可以節(jié)省測具空間減少重量，這樣有益于檢測葉片扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下的葉身型面情況。在這樣一套工裝測具上可以檢測葉片多種參數(shù)，節(jié)省成本，使用方便，安全可靠，解決了生產(chǎn)中的問題。

[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，2005，34（5）：25-26，29.

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[5]陸雯，鐘康民.以圓柱為夾緊元件的自鎖型敲擊式夾具[J].機械制造，42卷第479期.