CN109443148B - 一种用于检测叶片缘板尺寸的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于检测叶片缘板尺寸的装置，其包括一个底座、两个测量块、两个压板、一个通止量规，所述底座包括一个定位凸起部，一个定位基准孔，所述定位凸起部设置有用于与所述外缘中心孔连接的中心定位孔以及两个与所述外缘边孔对应的辅助定位孔，所述压板可旋转连接在所述定位凸起部上，所述测量块安装在所述定位凸起部两侧，所述测量块的型面与对应的所述扇形段叶片的切割面的理论位置间隔为一固定值。所述通止量规为条状结构，两端分别为通端和止端，所述底座上设置有一个支靠销，所述通止量规与所述支靠销可拆卸套接。本发明所提供的用于检测叶片缘板尺寸的装置，操作方便，重复定位稳定可靠，测量结果一致性好，保证了测量的精确性。

Description

一种用于检测叶片缘板尺寸的装置

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种在航空发动机的涡轮生产过程中，对切割后的扇形段叶片的缘板进行尺寸检测的装置。

背景技术

在航空发动机的制造过程中，对于动力涡轮，其生产过程包括，铸造获得整体涡轮坯件，对整体涡轮坯件进行均匀切割获得多个扇形段叶片，对扇形段叶片的切割面进行封严槽等型面的加工，之后再将扇形段叶片拼装成完整的环形涡轮件。

图1为一种动力涡轮的切割工序的工艺原理示意图，参见图1所示，现有生产过程中，需将动力涡轮均匀切割为六个相同的扇形段叶片100，每个所述扇形段叶片100均包括一个外缘中心孔101和两个外缘边孔102，在切割过程中（例如采用电火花线切割工艺），涡轮坯件水平放置，也就是涡轮中心轴线垂直于水平面，切割丝与水平面成一定夹角向涡轮中心轴线方向运行，从而完成切割，获得切割面。

图2为图1中扇形段叶片的放大结构原理示意图；图3为图2的A-A剖视结构原理示意图；图4为图2的B向结构原理示意图；图5为图4的C向结构原理示意图；参见图2-5所示，所述扇形段叶片100两侧的切割面为平面，且切割时的切割角（切割丝与水平面的夹角）相同，为了便于表述，在本发明中，对参照系做如下定义，

所述外缘中心孔101的中心轴线与动力涡轮的中心轴线所在的平面为第一定位面200，

动力涡轮在厚度方向（也即是轴线方向）上的中分面为第二定位面201，

将所述第一定位面200以所述第一定位面200和所述第二定位面201的相交线为旋转轴线，按照切割加工的切割角β进行偏转，即可获得第三定位面202，参见图5，当所述第三定位面202与水平面垂直时，所述扇形段叶片100的两个切割面也与水平面垂直。

也就是说，对于图1所示的动力涡轮，其有一个第二定位面201，六个第一定位面200和六个第三定位面202。对于每个扇形段叶片100，其有一个第二定位面201，一个第一定位面200和一个第三定位面202。

此外，在图1、图2、图5中，o点标示的是动力涡轮的轴线位置。

在切割获得扇形段叶片100后，需要对所述扇形段叶片100的切割面的与动力涡轮的轴线的距离为特定值D1和D2的位置的特征尺寸进行检测，如图5所示的缘板面的距离尺寸L、L0、L1、L2、L3、L4，其中L1、L2、L3、L4为直接测量尺寸，L和L0为间接测量尺寸，现有的测量方法是，在测具上通过对扇形段叶片100的内圆与外圆面进行装夹定位，然后使用表架在与两切割面平行的面上拖表测量，读表数不大于0.08即为合格，实际上就是把直线尺寸的检测转化成了面轮廓度的检测，由于环形件切割时易变形，现有的测具容易造成人为装夹和测量误差，且该为了提供与两切割面平行的表架移动的面，测具结构复杂，体积庞大，操作步骤繁琐，不利于生产效率的提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于检测叶片缘板尺寸的装置，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于检测叶片缘板尺寸的装置，用于对扇形段叶片的切割面的特征尺寸进行检测，所述扇形段叶片包括一个外缘中心孔和两个外缘边孔，所述扇形段叶片两侧的切割面为平面，且切割角相同，所述外缘中心孔的中心轴线与动力涡轮的中心轴线所在的平面为第一定位面，动力涡轮在厚度方向上的中分面为第二定位面，将所述第一定位面以所述第一定位面和所述第二定位面的相交线为旋转轴线，按照切割加工的切割角β进行偏转，即可获得第三定位面，

其包括一个底座、两个测量块、两个压板、一个通止量规，所述底座包括一个定位凸起部，一个定位基准孔，所述定位凸起部设置有用于与所述外缘中心孔连接的中心定位孔以及两个与所述外缘边孔对应的辅助定位孔，所述压板可旋转连接在所述定位凸起部上，所述测量块安装在所述定位凸起部两侧， 所述测量块的型面与对应的所述扇形段叶片的切割面的理论位置间隔为一固定值。所述通止量规为条状结构，两端分别为通端和止端，所述底座上设置有一个支靠销，所述通止量规与所述支靠销可拆卸套接。

优选地，所述压板为具有两个连接孔的片状结构。

优选地，所述测量块的型面与对应的所述扇形段叶片的切割面的理论位置的间隙设置为4mm。

优选地，所述通止量规的通端和止端的基本尺寸为所述测量块与所述扇形段叶片的切割面的距离，所述通止量规的的公差值E可按照如下公式计算获得：

E=F×cosα

上式中，E为所述通止量规的公差值；

F为所述扇形段叶片的缘板检测时的直接测量尺寸L1、L2、L3、L4的公差值；

α为所述扇形段叶片的切割面与所述第三定位面的夹角。

优选地，所述通止量规通端和止端的尺寸及公差可按GB/T 1957-81光滑极限量规尺寸计算说明设计而成。

优选地，在所述支靠销两侧分别设置有让开孔。

优选地，所述定位基准孔通过过盈配合方式装配有一个工艺球。

优选地，所述工艺球的球心在所述第一定位面和所述第二定位面上。

优选地，所述支靠销和所述让开孔设置在一个凹槽中。

优选地，所述凹槽的深度大于所述通止量规的最大厚度。

本发明所提供的用于检测叶片缘板尺寸的装置，以测具为载体，通过模拟叶片装配构造基准面，将对尺寸公差的检测转化为对形状公差的检测，运用通止量规检测被测零件的缘板与基准面之间的实际距离，操作方便，有效地解决了叶片缘板尺寸测量难的问题，重复定位稳定可靠，测量结果一致性好，符合工艺要求，满足了生产需要，而且采用孔定位的方式，也消除了人为误差，更好地保证了测量的精确性。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1为一种动力涡轮的切割工序的工艺原理示意图；

图2为图1中扇形段叶片的放大结构原理示意图；

图3为图2的A-A剖视结构原理示意图；

图4为图2的B向结构原理示意图；

图5为图4的C向结构原理示意图；

图6为根据本发明的一个具体实施例的一种用于检测叶片缘板尺寸的装置的立体分解结构原理示意图；

图7为图6的底座的结构原理示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

图1为一种动力涡轮的切割工序的工艺原理示意图；图2为图1中扇形段叶片的放大结构原理示意图；图3为图2的A-A剖视结构原理示意图；图4为图2的B向结构原理示意图；图5为图4的C向结构原理示意图；图6为根据本发明的一个具体实施例的一种用于检测叶片缘板尺寸的装置的立体分解结构原理示意图；在图6中，用虚线表示了所述扇形段叶片100的位置关系以及通止量规4的工作位关系，图7为图6的底座的结构原理示意图；参见图1-7所示，本发明提供了一种用于检测叶片缘板尺寸的装置，用于对扇形段叶片100的切割面的特征尺寸进行检测，所述扇形段叶片100包括一个外缘中心孔101和两个外缘边孔102，所述扇形段叶片100两侧的切割面为平面，且切割角相同，所述外缘中心孔101的中心轴线与动力涡轮的中心轴线所在的平面为第一定位面200，动力涡轮在厚度方向上的中分面为第二定位面201，将所述第一定位面200以所述第一定位面200和所述第二定位面201的相交线为旋转轴线，按照切割加工的切割角β进行偏转，即可获得第三定位面202，

其包括一个底座1、两个测量块2、两个压板3、一个通止量规4，所述底座1包括一个定位凸起部11，一个定位基准孔12，所述定位凸起部11设置有用于与所述外缘中心孔101连接的中心定位孔111以及两个与所述外缘边孔102对应的辅助定位孔112，所述压板3可旋转连接在所述定位凸起部11上，所述测量块2安装在所述定位凸起部11两侧， 所述测量块2的型面与对应的所述扇形段叶片100的切割面的理论位置间隔为一固定值。所述通止量规4为条状结构，两端分别为通端和止端，所述底座1上设置有一个支靠销5，所述通止量规4与所述支靠销5可拆卸套接。

本发明所提供的用于检测叶片缘板尺寸的装置的具体使用方法可包括如下步骤，

步骤A，将所述扇形段叶片100置于所述底座1，使所述外缘中心孔101与所述中心定位孔111通过销钉连接进行粗定位，之后，通过销钉将所述压板3与所述辅助定位孔112和所述外缘边孔102定位连接，固定所述扇形段叶片100，使所述外缘中心孔101与所述中心定位孔111同轴，且轴线与所述定位基准孔12的轴线同在第一定位面200，所述扇形段叶片100的两个切割面分别与两个所述测量块2的型面平行。

所述中心定位孔111的轴线和所述辅助定位孔112的轴线在以所述定位基准孔12的轴线为中心轴的一个圆周面上，也就是说，可以由所述中心定位孔111的轴线和所述定位基准孔12的轴线定位第一定位面200。

所述定位凸起部11用于对所述扇形段叶片100形成支靠，参见图3所示，其可用于对所述扇形段叶片100的表面积较大的外缘面103表面进行支靠。因此，所述定位凸起部11的高度可通过理论计算获得。

也就是说，当所述扇形段叶片100水平放置在所述底座1上时，其除了与所述底座1的基本面形成接触支靠外，外缘板也会得到所述定位凸起部11的支撑。

所述定位凸起部11的形状只要不对所述扇形段叶片100造成干涉即可，为了便于制造，也可参照所述扇形段叶片100的外缘部尺寸，然后间隔一定尺寸（例如间隔3mm）来制造所述定位凸起部11，这样可使得所述定位凸起部11也是一个圆弧面，从而便于后继维护。

如图6所示，所述压板3可采用硬PVC材质制成，这样可以避免对所述扇形段叶片100的表面造成破坏。所述压板3可以是具有两个连接孔的片状结构，这样可以便于旋转来调整按压所述扇形段叶片100.的位置，且两个连接孔也就意味着其可旋转，这样就便于所述扇形段叶片100的装卸。

用于连接所述压板3与所述外缘中心孔101和所述辅助定位孔112的销钉可以是一个圆柱销和一个菱形销，这样可确保不出现过定位情况。

如前所述，因为所述中心定位孔111的轴线与所述定位基准孔12的轴线在第一定位面200，因此，所述测量块2的型面可以是根据所述扇形段叶片100的切割面的理论型面计算获得，且可设置所述测量块2的位置，使所述测量块2的型面与对应的所述扇形段叶片100的切割面的理论位置间隔为一固定值，例如，设定所述测量块2的型面与对应的所述扇形段叶片100的切割面的理论位置的间隙可设置为4mm。

步骤B，用所述通止量规4塞所述扇形段叶片100的两切割面与对应的所述测量块2之间的间隙，所述通止量规4的通端通过、止端不通过即为合格。

所述通止量规4的通端和止端的基本尺寸为所述测量块2与所述扇形段叶片100的切割面的距离，所述通止量规的4的公差值E可按照如下公式计算获得：

E=F×cosα

上式中，E为所述通止量规4的公差值；

F为所述扇形段叶片100的缘板检测时的直接测量尺寸L1、L2、L3、L4的公差值；

α为所述扇形段叶片100的切割面与所述第三定位面202的夹角。

所述通止量规4通端和止端的尺寸及公差可按GB/T 1957-81光滑极限量规尺寸计算说明设计而成。其可使用CrWMn材料制成，这样其表面硬度为HRC58～62，耐磨并具有一定的刚性。

例如，可使得两个所述测量块2的型面与理论的对应的所述扇形段叶片100的切割面的间距为4mm，也就是使得所述通止量规4的通端和止端的基本尺寸为4mm，然后根据上述公式计算得到的面轮廓度形状公差为0.08，则所述通止量规4的公差值E为4+0.08 0，然后按GB/T 1957-81光滑极限量规尺寸计算说明设计获得通止量规4的通端和止端的尺寸。

所述底座1上可设置有一个支靠销5，所述通止量规4在不使用时，可套在所述支靠销5上进行存放，在所述支靠销5两侧可分别设置有让开孔51，这样可避免所述通止量规4在存放时，通端和止端与所述底座1发生接触，造成磨损，而且所述让开孔51也可方便操作者的手取下或放置所述通止量规4。

可设置一个通过过盈配合方式安装在所述定位基准孔12的工艺球6，使所述工艺球6的球心在所述第一定位面200和所述第二定位面201上，这样，即可通过所述工艺球6作为基准，对所述定位凸起部11的支靠面，所述测量块2的型面等工作位进行检测，从而能够及时发现使用过程中由于磨损造成的误差，避免影响生产中对所述扇形段叶片100的测量。

所述底座1也可设置为扇形，这样可节约材料的使用，降低成本。

所述支靠销5和所述让开孔51可设置在一个凹槽中，所述凹槽的深度可大于所述通止量规4的最大厚度，这样，在放置所述通止量规4时，不会对可能进行的对所述定位凸起部11的支靠面，所述测量块2的型面等工作位检测造成干扰。

本发明所提供的用于检测叶片缘板尺寸的装置，以测具为载体，通过模拟叶片装配构造基准面，将对尺寸公差的检测转化为对形状公差的检测，运用通止量规检测被测零件的缘板与基准面之间的实际距离，操作方便，有效地解决了叶片缘板尺寸测量难的问题，重复定位稳定可靠，测量结果一致性好，符合工艺要求，满足了生产需要，而且采用孔定位的方式，也消除了人为误差，更好地保证了测量的精确性。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种用于检测叶片缘板尺寸的装置，用于对扇形段叶片的切割面的特征尺寸进行检测，所述扇形段叶片包括一个外缘中心孔和两个外缘边孔，所述扇形段叶片两侧的切割面为平面，且切割角相同，所述外缘中心孔的中心轴线与动力涡轮的中心轴线所在的平面为第一定位面，动力涡轮在厚度方向上的中分面为第二定位面，将所述第一定位面以所述第一定位面和所述第二定位面的相交线为旋转轴线，按照切割加工的切割角β进行偏转，即可获得第三定位面，设与第三定位面垂直并过动力涡轮中心轴线的平面为A1面，当A1面朝向所述扇形段叶片的方向平移D1的距离时，与所述扇形段叶片的上下两个切割面的内缘板产生相交，其中与上切割面的交线至所述第三定位面的垂直距离为L3，与下切割面的交线至第三定位面的垂直距离为L4，当A1面朝向所述扇形段叶片的方向平移D2的距离时，与所述扇形段叶片的上下两个切割面的外缘板产生相交，其中与上切割面的交线至所述第三定位面的垂直距离为L2，与下切割面的交线至第三定位面的垂直距离为L1，上述A1面朝向所述扇形段叶片的方向所平移的距离D1和D2为特征尺寸，其特征在于，其包括一个底座、两个测量块、两个压板、一个通止量规，所述底座包括一个定位凸起部，一个定位基准孔，所述定位凸起部设置有用于与所述外缘中心孔连接的中心定位孔以及两个与所述外缘边孔对应的辅助定位孔，所述压板可旋转连接在所述定位凸起部上，所述测量块安装在所述定位凸起部两侧， 所述测量块的型面与对应的所述扇形段叶片的切割面的理论位置间隔为一固定值，所述通止量规为条状结构，两端分别为通端和止端，所述底座上设置有一个支靠销，所述通止量规与所述支靠销可拆卸套接，所述通止量规的通端和止端的基本尺寸为所述测量块与所述扇形段叶片的切割面的距离，所述通止量规的公差值E按照如下公式计算获得：

E=F×cosα

上式中，E为所述通止量规的公差值；

F为所述扇形段叶片的缘板检测时的直接测量尺寸L1、L2、L3、L4的公差值；

α为所述扇形段叶片的切割面与所述第三定位面的夹角。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压板为具有两个连接孔的片状结构。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量块的型面与对应的所述扇形段叶片的切割面的理论位置的间隙设置为4mm。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通止量规通端和止端的尺寸及公差按GB/T 1957-81光滑极限量规尺寸计算说明设计而成。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述支靠销两侧分别设置有让开孔。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述定位基准孔通过过盈配合方式装配有一个工艺球。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述工艺球的球心在所述第一定位面和所述第二定位面上。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述支靠销和所述让开孔设置在一个凹槽中。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述凹槽的深度大于所述通止量规的最大厚度。

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