航空發動機葉片型面測具設計制造精度分析

王甲乾

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

航空發動機的葉片是發動機三大部件之一的壓氣機中的核心部件，其數目眾多且極為復雜，對于加工制造是一個不小的考驗。航空發動機的葉片型面較為復雜且尺寸龐大，當航空發動機葉片的型面存在一定的誤差時會影響發動機的使用效率與喘振度，從而使得發動機無法正常工作，因此，通過設計制造相應的航空發動機葉片型面測具來對葉片的型面進行精度檢驗是十分必要的。

1 航空發動機葉片型面檢測現狀

在現今的航空發動機葉片型面檢測的過程中，往往是將其葉片按照檢測所要求的姿態進行固定，從而便于后期的測量。現今的葉片檢測中，并未有專門的葉片壓緊固定裝置，無法對葉片檢測時的裝夾固定力以及葉片姿態調整等進行精確控制，從而使得航空發動機葉片檢測的效率以及檢測精度等都較低。其中，樣板法是最早應用于航空發動機葉片型面檢測的方法，其具有檢測的速度與精度都較高且便于操作。

2 航空發動機葉片型面的樣板檢測法簡介

航空發動機葉片形狀復雜不易加工，且多為復雜的空間列表曲面，在進行檢測的過程中需要在給定的截面內給出葉盆和葉背表面上各點上的型面進行測量，其中不同截面上所測得的葉盆和葉背型值數據與型值點統一構成了航空發動機葉片表面的葉盆型線與葉背型線。其中樣板檢測法主要是對航空發動機葉片上的型線進行檢測，其中，所使用的檢測樣板就是根據航空發動機葉片上設計理論型線完成設計與制造的一套母板量具，其能夠良好的完成對于航空發動機葉片上的葉盆與葉背型線的比較測定。通過航空發動機葉片與量具的對照，并測定其型線與量具之間的縫隙，即可給出工件的誤差值。由于不同的航空發動機葉片型面數據不同從而使得不同的航空發動機葉片需要不同的量具。

航空發動機葉片專用量具的設計制造準則：（1）一種量具只能完成對于航空發動機葉片規定截面的測量；（2）由于是實物對比來完成對于航空發動機葉片的測量，因此對于航空發動機葉片測具的精度提供了更高的要求。在進行航空發動機葉片測具的制造過程中，需要盡量制造出接近理想值的各截面型線的樣板；（3）所完成的航空發動機葉片測具需要滿足操作簡便且測量時不得對葉片的表面造成損傷與損壞。

3 航空發動機葉片測具設計制造過程中需要注意的問題

航空發動機葉片測具主要是由測具體以及葉身型面樣板設計兩個方面的內容，其中測具體又是由葉片定位、樣板定位等兩個重要的部分組成，并通過將其與測具底座相互配合而組裝成完整的測具。

3.1 航空發動機葉片測具體設計制造中的注意事項

航空發動機葉片在進行測量時通常選用榫頭為測量的基準面，在進行航空發動機葉片型面測量時，需要在其葉片的各個平行截面內的型值點進行測量，并與列表向對應，各截面質量中心就是測量的坐標原點，其沿著垂直于榫頭的Z軸分布，其中榫頭的對稱中心線與壓氣機軸線形成一個空間的夾角。這時僅需要注意葉片榫頭的加緊與定位以及空間的偏轉效果即可。

3.2 航空發動機葉片樣板測量法測具的定位

在進行航空發動機葉片型面的測量過程中，為了對葉片中的各個不同的截面內的葉型進行測量，需要使得測具樣板測量刃與所測量的截面處于同一平面內，且可以實現葉盆與葉型樣板之間的正確快速的定位。在進行葉片測量時，需要將葉片按照其質量的中心線進行水平的安裝，因此，只需要將其按照測量截面位置的要求將所有樣板定位處于同一平臺即可。同時，為了確保測量平臺的對稱中心線平行與葉片型面的質心線，需要在航空發動機葉片測具體的底座與樣板按照平臺之間加裝一個可調轉臺，同時轉臺還能夠通過微調來調整轉臺的角度。完成微調后使用定位銷對其進行快速定位，測量平臺上需要安裝有成對的梳板銷，其用于定位平面垂直于平臺面和葉片質量中心線，從而使得在使用樣板進行葉片的測量時，只需要將樣板沿著平臺推入到相應的截面，并使得樣板定位側面與梳板銷平面進行緊密的貼合，所測量得到的航空發動機葉片型面的誤差需要滿足葉片制造的誤差允許值。

3.3 航空發動機葉片測具葉身型面樣板注意要點

航空發動機葉片測具的樣板設計制造中需要注意對于測量刃型線的確定，盡管航空發動機葉片測具型線的設計公差帶的標注形式不同同時確定葉型測量樣板標準型線的方式也不同，但其主要原則都采用的是葉片截面型線的最大實體狀態作為測具樣板的標準型線，在實際的測量中，為了便于數據處理通常是對所獲得型面誤差值的角度進行考慮的，但是無論采用何種標注形式，且核心都是以理想型線為測具的標準線來對航空發動機葉片進行測量。

4 影響航空發動機葉片測具精度的因素分析

航空發動機葉片測具是一種較為精密的量具，對于其測量精度的誤差的影響因素主要是制造誤差，在進行航空發動機葉片測具的設計制造過程中，需要從測量精度與量具制造的經濟性的多個方面出發。其中在量具測量中的尺寸鏈所帶來的誤差也是影響測量精度的重要方面，航空發動機葉片測具中的葉片定位裝置尺寸鏈是整個測具中較為復雜的尺寸鏈之一。而在直線尺寸鏈方面，以樣板定位裝置中的定位銷中心線為基點與樣板定位裝置一起共同保證樣板準的測量特定的葉型截面。

結語

在進行航空發動機葉片測具中，通過采用葉片榫頭為測量的基準，從而將對于航空發動機葉片型面測量中的空間測量轉換為二維平面測量，達到簡化的對于航空發動機葉片型面測量的難度，且通過加裝角度調整裝置使得對于航空發動機葉片的型面測量更為簡單便捷，比較適合應用于生產過程中的跟蹤檢測。本文主要對航空發動機葉片測具設計制造過程中所需注意是問題進行分析介紹。

[1]陸佳艷，等.航空發動機葉片型面測量方法評述[J].計測技術，2009（29）.