CN106091895A - 一种燃气涡轮发动机涡轮导向叶片型面测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃气涡轮发动机涡轮导向叶片型面测量装置，包括底座、X向移动机构、叶片定位机构、Y向移动机构、升降机构和旋转机构，所述X向移动机构包括X向导轨和X向滑板；所述叶片定位机构包括沿X向滑板长度方向设置的第一仿形夹具、第一压紧螺钉、第二仿形夹具和第二压紧螺钉；所述Y向移动机构包括Y向导轨和Y向滑板；所述升降机构包括导杆、滑座、上盖和螺杆；所述旋转机构包括表杆和捏手；本发明还公开了利用燃气涡轮发动机涡轮导向叶片型面测量装置的测量方法。本发明的优点在于：操作简单、高效、可实时对比，对比测量数据即可完成修理叶片的型面尺寸测量。

Description

一种燃气涡轮发动机涡轮导向叶片型面测量装置及其测量 方法

技术领域

本发明涉及航空发动机维修技术领域，特别是一种燃气涡轮发动机涡轮导向叶片型面测量装置及其测量方法。

背景技术

涡轮导向叶片是燃气涡轮发动机最关键的核心部件之一，其主要功能是将高温高压燃气整流按所需的分配方式和方向流向涡轮转子叶片，使涡轮轴转动带动压气机做功。涡轮导向叶片紧接燃烧室出口，其工作温度高、温差大，作用有热应力、热冲击和振动负荷，失效模式包括热机械裂纹、掉块、高温氧化、热腐蚀等，故障率高，修理价值大。

涡轮导向叶片是发动机的喉部，其面积大小和型面特征直接影响发动机流量、推力等性能指标。因此，叶片修复后需复原其功效性，即与原始制造商（OEM）部件具有同样的功效性。型面几何尺寸是叶片最基本的物理参数，也是修复后必须保证的技术条件之一。现有航空发动机涡轮导向叶片修理过程中一般采用靠模的方式检查叶片型面，即根据标准叶片选取多个特征位置制作靠模，修理叶片时采用透光检查进行边打磨边靠模检查的方式。但是采用靠模的检测方式要求模具薄，数量多，还需要叶片开敞性好。对于双联叶片、三联叶片特别是尺寸小、型面为三维复杂曲面的叶片如航空发动机辅助动力装置（APU）涡轮导向叶片等（双联叶片尺寸仅约为50mm×30mm×30mm），采用靠模检测不但不易操作，而且质量不容易保证，效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种操作简单、高效、可实时对比的燃气涡轮发动机涡轮导向叶片型面测量装置及其测量方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种燃气涡轮发动机涡轮导向叶片型面测量装置，包括底座、X向移动机构、叶片定位机构、Y向移动机构、升降机构和旋转机构，所述X向移动机构包括X向导轨和X向滑板，两根X向导轨相互平行地固定在底座上方一侧，X向滑板滑动配合安装在两根X向导轨之间；所述叶片定位机构包括沿X向滑板长度方向设置的第一仿形夹具、第一压紧螺钉、第二仿形夹具和第二压紧螺钉，第一仿形夹具和第一压紧螺钉能够对标准叶片进行定位，第二仿形夹具和第二压紧螺钉能够对修理叶片进行定位；所述Y向移动机构包括Y向导轨和Y向滑板，两个Y向导轨相互平行地固定在底座上方另一侧，Y向滑板滑动配合安装在两根Y向导轨之间；所述升降机构包括导杆、滑座、上盖和螺杆，两根导杆的下端固定在Y向滑板上，两根导杆相互平行，滑座滑动配合安装在两根导杆之间，上盖固定在两根导杆的上端，螺杆的中部设有外螺纹，螺杆通过螺纹与上盖配合连接，螺杆的下端配合安装在滑座的上部，上端固定有把手，滑座的侧壁上还安装有Z向锁紧螺钉，Z向锁紧螺钉的前端能够压紧在导轨的侧壁上，并锁紧导轨与滑座之间的相对位置；所述旋转机构包括表杆和捏手，表杆配合安装在滑座内，捏手固定在表杆的一端，表杆的另一端还分别安装有第一百分表和第二百分表，第一百分表位于第一仿形夹具的上方，第二百分表位于第二仿形夹具的上方。

所述的X向导轨的一侧还安装有X向锁紧螺钉，X向锁紧螺钉的前端能够压紧在X向滑板的侧壁上，并锁紧X向滑板与X向导轨之间的相对位置。

所述的Y向导轨的侧壁上还安装有Y向锁紧螺钉，Y向锁紧螺钉的前端能够压紧在Y向滑板的侧壁上，并锁紧Y向滑板与Y向导轨之间的相对位置。

基于所述的一种燃气涡轮发动机涡轮导向叶片型面测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1、将标准叶片和修理叶片分别放入第一仿形夹具和第二仿形夹具内，第一仿形夹具与标准叶片的缘板紧密贴合，并通过第一压紧螺钉对标准叶片进行定位，第二仿形夹具与修理叶片的缘板紧密贴合，并通过第二压紧螺钉对修理叶片进行定位；

S2、调整X向滑板至合适位置，旋转把手调节第一百分表的高度在第一仿形夹具的顶面，并进行校准，调节第二百分表的高度在第二仿形夹具的顶面，并进行校准，然后分别固定第一百分表和第二百分表；

S3、通过旋转表杆调节第一百分表和第二百分表的表头的角度，分别将第一百分表和第二百分表的表头轻轻接触标准叶片和修理叶片的测量位置，旋转捏手，锁紧第一百分表和第二百分表的角度，分别拧紧X向锁紧螺钉、Y向锁紧螺钉和Z向锁紧螺钉，此时第一百分表和第二百分表分别对应标准叶片和修理叶片的测量数据，记录数据，完成测量；

S4、旋松Z向锁紧螺钉，旋转把手，提高旋转机构的高度至不影响叶片取出的位置，松开第一压紧螺钉和第二压紧螺钉，取出标准叶片和修理叶片。

本发明具有以下优点：

1、本发明利用导向叶片仿形夹具夹持叶片，可保证装夹牢固，测量装置结构简单、便于型面测量。

2.本发明采用原位对比修理叶片和标准叶片型面的方式，在打磨修理时对叶片修理部位型面控制准确，操作简便易行，同时配合百分表的使用，测量精度高，确保叶片修理质量。

3. 本发明的叶片定位机构可沿X轴滑动、升降机构可沿Y轴滑动和Z轴升降、旋转机构可绕表杆转动，采用四轴联动的方式，可以多方位调整测量头的位置，实现对涡轮导向叶片型面进行全方位测量，操作简单，成本低廉。

附图说明

图1 为本发明的正面结构示意图；

图2 为图1的左视结构示意图；

图3 为图1的俯视结构示意图；

图4 为仿形夹具的结构示意图；

图中：1-底座，2-X向导轨，3-X向滑板，4-第一仿形夹具，5-第一压紧螺钉，6-第二仿形夹具，7-第二压紧螺钉，8-X向锁紧螺钉，9-Z向锁紧螺钉，10-Y向导轨，11-Y向滑板，12-Y向锁紧螺钉，13-导杆，14-滑座，15-上盖，16-把手，17-螺杆，18-表杆，19-捏手，20-第一百分表，21-第二百分表。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1至图4所示，一种燃气涡轮发动机涡轮导向叶片型面测量装置，包括底座1、X向移动机构、叶片定位机构、Y向移动机构、升降机构和旋转机构，所述X向移动机构包括X向导轨2和X向滑板3，两根X向导轨2相互平行地固定在底座1上方一侧，X向滑板3滑动配合安装在两根X向导轨2之间；所述叶片定位机构包括沿X向滑板3长度方向设置的第一仿形夹具4、第一压紧螺钉5、第二仿形夹具6和第二压紧螺钉7，第一仿形夹具4和第一压紧螺钉5能够对标准叶片进行定位，第二仿形夹具6和第二压紧螺钉7能够对修理叶片进行定位；所述Y向移动机构包括Y向导轨10和Y向滑板11，两个Y向导轨10相互平行地固定在底座1上方另一侧，Y向滑板11滑动配合安装在两根Y向导轨10之间；所述升降机构包括导杆13、滑座14、上盖15和螺杆17，两根导杆13的下端固定在Y向滑板11上，两根导杆13相互平行，滑座14滑动配合安装在两根导杆13之间，上盖15固定在两根导杆13的上端，螺杆17的中部设有外螺纹，螺杆17通过螺纹与上盖15配合连接，螺杆17的下端配合安装在滑座14的上部，上端固定有把手16，滑座14的侧壁上还安装有Z向锁紧螺钉9，Z向锁紧螺钉9的前端能够压紧在导轨13的侧壁上，并锁紧导轨13与滑座14之间的相对位置；所述旋转机构包括表杆18和捏手19，表杆18配合安装在滑座14内，捏手19固定在表杆18的一端，表杆18的另一端还分别安装有第一百分表20和第二百分表21，第一百分表20位于第一仿形夹具4的上方，第二百分表21位于第二仿形夹具6的上方。

如图1、图2和图3所示，所述的X向导轨2的一侧还安装有X向锁紧螺钉8，X向锁紧螺钉8的前端能够压紧在X向滑板3的侧壁上，并锁紧X向滑板3与X向导轨2之间的相对位置；所述的Y向导轨10的侧壁上还安装有Y向锁紧螺钉12，Y向锁紧螺钉8的前端能够压紧在Y向滑板11的侧壁上，并锁紧Y向滑板11与Y向导轨10之间的相对位置。

基于所述的一种燃气涡轮发动机涡轮导向叶片型面测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1、将标准叶片和修理叶片分别放入第一仿形夹具4和第二仿形夹具6内，第一仿形夹具4与标准叶片的缘板紧密贴合，并通过第一压紧螺钉5对标准叶片进行定位，第二仿形夹具6与修理叶片的缘板紧密贴合，并通过第二压紧螺钉7对修理叶片进行定位；

S2、调整X向滑板3至合适位置，旋转把手6调节第一百分表20的高度在第一仿形夹具4的顶面，并进行校准，调节第二百分表21的高度在第二仿形夹具6的顶面，并进行校准，然后分别固定第一百分表20和第二百分表21；

S3、通过旋转表杆18调节第一百分表20和第二百分表21的表头的角度，分别将第一百分表20和第二百分表21的表头轻轻接触标准叶片和修理叶片的测量位置，旋转捏手19，锁紧第一百分表20和第二百分表21的角度，分别拧紧X向锁紧螺钉8、Y向锁紧螺钉12和Z向锁紧螺钉9，此时第一百分表20和第二百分表21分别对应标准叶片和修理叶片的测量数据，记录数据，完成测量；

S4、旋松Z向锁紧螺钉9，旋转把手16，提高旋转机构的高度至不影响叶片取出的位置，松开第一压紧螺钉5和第二压紧螺钉7，取出标准叶片和修理叶片。

Claims (4)

1.一种燃气涡轮发动机涡轮导向叶片型面测量装置，其特征在于：包括底座（1）、X向移动机构、叶片定位机构、Y向移动机构、升降机构和旋转机构，

所述X向移动机构包括X向导轨（2）和X向滑板（3），两根X向导轨（2）相互平行地固定在底座（1）上方一侧，X向滑板（3）滑动配合安装在两根X向导轨（2）之间；

所述叶片定位机构包括沿X向滑板（3）长度方向设置的第一仿形夹具（4）、第一压紧螺钉（5）、第二仿形夹具（6）和第二压紧螺钉（7），第一仿形夹具（4）和第一压紧螺钉（5）能够对标准叶片进行定位，第二仿形夹具（6）和第二压紧螺钉（7）能够对修理叶片进行定位；

所述Y向移动机构包括Y向导轨（10）和Y向滑板（11），两个Y向导轨（10）相互平行地固定在底座（1）上方另一侧，Y向滑板（11）滑动配合安装在两根Y向导轨（10）之间；

所述升降机构包括导杆（13）、滑座（14）、上盖（15）和螺杆（17），两根导杆（13）的下端固定在Y向滑板（11）上，两根导杆（13）相互平行，滑座（14）滑动配合安装在两根导杆（13）之间，上盖（15）固定在两根导杆（13）的上端，螺杆（17）的中部设有外螺纹，螺杆（17）通过螺纹与上盖（15）配合连接，螺杆（17）的下端配合安装在滑座（14）的上部，上端固定有把手（16），滑座（14）的侧壁上还安装有Z向锁紧螺钉（9），Z向锁紧螺钉（9）的前端能够压紧在导轨（13）的侧壁上，并锁紧导轨（13）与滑座（14）之间的相对位置；

所述旋转机构包括表杆（18）和捏手（19），表杆（18）配合安装在滑座（14）内，捏手（19）固定在表杆（18）的一端，表杆（18）的另一端还分别安装有第一百分表（20）和第二百分表（21），第一百分表（20）位于第一仿形夹具（4）的上方，第二百分表（21）位于第二仿形夹具（6）的上方。

2.根据权利要求1所述的一种燃气涡轮发动机涡轮导向叶片型面测量装置，其特征在于：所述的X向导轨（2）的一侧还安装有X向锁紧螺钉（8），X向锁紧螺钉（8）的前端能够压紧在X向滑板（3）的侧壁上，并锁紧X向滑板（3）与X向导轨（2）之间的相对位置。

3.根据权利要求1所述的一种燃气涡轮发动机涡轮导向叶片型面测量装置，其特征在于：所述的Y向导轨（10）的侧壁上还安装有Y向锁紧螺钉（12），Y向锁紧螺钉（8）的前端能够压紧在Y向滑板（11）的侧壁上，并锁紧Y向滑板（11）与Y向导轨（10）之间的相对位置。

4.基于权利要求1～3任意一项所述的一种燃气涡轮发动机涡轮导向叶片型面测量装置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将标准叶片和修理叶片分别放入第一仿形夹具（4）和第二仿形夹具（6）内，第一仿形夹具（4）与标准叶片的缘板紧密贴合，并通过第一压紧螺钉（5）对标准叶片进行定位，第二仿形夹具（6）与修理叶片的缘板紧密贴合，并通过第二压紧螺钉（7）对修理叶片进行定位；

S2、调整X向滑板（3）至合适位置，旋转把手（6）调节第一百分表（20）的高度在第一仿形夹具（4）的顶面，并进行校准，调节第二百分表（21）的高度在第二仿形夹具（6）的顶面，并进行校准，然后分别固定第一百分表（20）和第二百分表（21）；

S3、通过旋转表杆（18）调节第一百分表（20）和第二百分表（21）的表头的角度，分别将第一百分表（20）和第二百分表（21）的表头轻轻接触标准叶片和修理叶片的测量位置，旋转捏手（19），锁紧第一百分表（20）和第二百分表（21）的角度，分别拧紧X向锁紧螺钉（8）、Y向锁紧螺钉（12）和Z向锁紧螺钉（9），此时第一百分表（20）和第二百分表（21）分别对应标准叶片和修理叶片的测量数据，记录数据，完成测量；

S4、旋松Z向锁紧螺钉（9），旋转把手（16），提高旋转机构的高度至不影响叶片取出的位置，松开第一压紧螺钉（5）和第二压紧螺钉（7），取出标准叶片和修理叶片。