球形定位技術在渦輪葉片生產中的應用研究

聶東冰，張 濤，段朋國

（1. 中國航發沈陽發動機設計研究所，沈陽 110015；2. 中國航發西安航空發動機有限公司，西安 710021）

隨著發動機推重比的增加，渦輪前溫度大幅提升，渦輪葉片冷卻問題日漸突出。采用全氣膜覆蓋冷卻葉片是解決此問題的重要手段之一，它通過在葉片表面設置大量的氣膜孔，把內腔出流的冷氣均勻地覆蓋在葉片表面，形成低溫保護膜，實現對葉片基體材料的有效防護。

全氣膜覆蓋的渦輪冷卻葉片葉身布滿氣膜孔，雖然有利于冷卻，但對葉片加工卻提出了挑戰。渦輪葉片使用6個獨立的點建立葉片基準坐標系，即六點定位[1-2]。6個定位點一般設置在葉身與緣板流道表面，氣膜孔制孔時定位點與孔干涉，不能直接使用。目前通常采用將全部定位點轉換到工裝夾具的方式解決制孔干涉問題，但此時建立的基準并不能在后續加工中使用，因此緣板前后端面、側端面、安裝孔等加工時需要再次進行基準轉換。制孔時定位點的轉換存在兩個不利之處，一是需要設計多個工裝承載新的定位點，增加了工藝的復雜性，另一個是基準轉換帶來誤差累積，不利于氣膜孔位置度控制[3-10]。

針對全氣膜覆蓋渦輪冷卻葉片生產加工的復雜性，基于葉片定位原理，提出了球形定位技術，實現了球面基準在葉片定位中的設計應用。首先給出了球定位技術的基本原理，分析了此種定位方式的特點，結合某型葉片設計加工進行了球定位技術的應用研究，最后將該技術與傳統的六點定位技術進行了對比分析。……