CN110260836A - 一种快速测量小型叶片型面弯扭角的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于精密测试技术领域，具体涉及一种快速测量小型叶片型面弯扭角的方法；本发明的方法为在三坐标仪和电感量仪分别检测样本叶片测点与标准叶片轮廓的偏差值，进而计算数学补偿值调整电感量仪内部基准模型，控制三坐标仪和电感量仪弯扭角偏差值差在产品公差要求范围以内，以快速检测设备电感量仪代替高精度低效率检测设备三坐标仪进行工序间检验弯扭角偏差值；本发明的方法特别适用于弦长尺寸30mm～50mm叶片生产工序间检测，使用方便、工作效率高、批量生产叶片与内部基准模型保证了检测要求的精度，可测量获取满足公差要求精度准确度的弯扭角偏差值。

Description

一种快速测量小型叶片型面弯扭角的方法
技术领域
本发明涉及精密测试技术领域，具体涉及一种快速测量小型叶片型面弯扭角的方法。
背景技术
航空叶片单台发动机零件数在数百片以上，并且叶片合格交付率比较低(型面轮廓度尺寸超差报废、叶身型面弯扭角手工校正报废)。不论是否合格交付，每片叶片都需在生产过程中反复检查5次以上，再考虑航空发动机叶片返修检测任务，测量任务非常繁重。工序间的叶片检测数据直接决定下一道工序采取的工艺参数，进而影响叶片合格交付率。各航空叶片厂商都在大力提高叶片检测能力，高效叶片检测方法可极大缩短生产周期，提高合格率和生产线工作能力。
现国内企业为满足叶片检测精度要求，针对弦长30mm～50mm叶片因电感量仪传感器体积(通常为Ф7.8×30圆柱体)限制，每截面只能在叶盆叶背各取2～3个点，取样点过少无法进行拟合计算的情形，主要采用三坐标测量设备检测。但三坐标检测测量效率低，通用的解决方案是：
(1)付出降低合格率的代价，减少工序间检测频率满足生产进度要求；
(2)追加生产线投资，大量购置三坐标测量设备，扩大检测人员队伍。
发明内容
本发明的目的是：提供一种快速测量小型叶片型面弯扭角的方法，主要应用于小型精锻叶片工序间高效测量叶片弯扭角数据，以解决目前航空叶片生产检测中的生产设备投资巨大、人力资源损耗过高的技术问题。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种快速测量小型叶片型面弯扭角的方法，所述的快速测量小型叶片型面弯扭角的方法为在三坐标仪和电感量仪分别检测样本叶片测点与标准叶片轮廓的偏差值，进而计算数学补偿值调整电感量仪内部基准模型，控制三坐标仪和电感量仪弯扭角偏差值差在产品公差要求范围以内，以快速检测设备电感量仪代替高精度低效率检测设备三坐标仪进行工序间检验弯扭角偏差值。
所述的快速测量小型叶片型面弯扭角的方法具体包括下面步骤：
步骤一、随机抽样：确认叶片的技术状态，从技术状态一致的叶片中随机抽取叶片样本；
步骤二、电感量仪以标准模型为基准，按电感测量仪机械装置测点图，测量抽样样本叶片各截面各测点与标准模型的偏差值；
步骤三、由三坐标仪扫描抽样样本叶片轮廓的三维模型，按步骤二测点图，计算扫描结果与标准模型的偏差值；
步骤四、确定数学补偿值：去除异常样本，计算步骤二和步骤三相同点偏差值差的平均值；根据调整值以计算出来的平均值为基线进行N次调整计算最小的方差，最小方差对应的偏差值的差作为数学补偿值；
步骤五、用数学补偿值对电感量仪输入标值进行补偿，调整电感量仪内部基准模型，再利用电感量仪对抽样样本叶片进行测量，根据测量偏差值除以两个测量点的间距值计算弯扭角偏差值；
步骤六、用步骤五计算出的弯扭角偏差值减去步骤三扫描样本叶片轮廓的三维模型与标准叶片三维模型两点法拟合的弯扭角偏差值，两者之差绝对值小于预估值结束调整。
所述的步骤四中去除异常样本的条件为：若测量的偏差值差超过轮廓度偏差值公差一半则去除。
所述的步骤四中的调整值为经验值，根据轮廓度公差给定。
优选地，所述的步骤四中的调整值为轮廓度偏差值公差的二十分之一。
优选地，所述的步骤四中的调整次数N为10。
所述的步骤六中的预估值为经验值，根据弯扭角偏差值公差给定。
优选地，所述的步骤六中的预估值为弯扭角偏差值公差的四分之一。
本发明的有益效果是：本发明的快速测量小型叶片型面弯扭角的方法特别适用于弦长尺寸30mm～50mm叶片生产工序间检测，使用方便、工作效率高、测量结果可供化铣、校正等微去量、微变形工序参考。本发明的方法采用在传统电感量仪计算软件中增加数学补偿值，以标准叶片+数学补偿值构建内部基准模型，当取合理的数学补偿值时，批量生产叶片与内部基准模型保证了检测要求的精度，可测量获取满足公差要求精度准确度的弯扭角偏差值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对本发明的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明方法中的步骤二电感测量仪机械装置测点图示意图；
图2为本发明方法中的步骤三扫描抽样样本叶片轮廓截面和内部基准叶片的三维模型偏差值测量示意图；
图3快速测量小型叶片型面弯扭角的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。
在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。
锻造、切边、热处理工序后进行检测是为了确认叶片尺寸轮廓的一致性，为后续工序做准备。化铣、校正前的检测数据直接决定相应工序中生产工艺参数。化铣、校正后的检测数据是判定叶片进入终检工序的重要指标。本发明方法可以适用于多种工序，下面以化铣前叶片型面弯扭角偏差值检测为例具体描述本发明的如下：
步骤一、确认某生产批同一批次同一模具连续生产100件叶片，生产过程中未更换操作人员、检测人员。生产状态为热处理完，待化铣。从中随机抽出3件叶片作为样本叶片，分别标注为1#～3#。
步骤二、电感量仪以标准模型为基准，按电感测量仪机械装置测点图，测量抽样样本叶片各截面各测点与标准模型的偏差值。测量结果如表1所示，表中，T1～T8分别表示测点处电感测头对比于标准模型的偏移量，该测点处的实际轮廓厚度偏差值由相对的两个测点偏移量值相加确定。
表1 1#2#3#叶片未进行数学补偿前电感量仪测与标准模型的偏差值(长度单位mm、角度单位°)
步骤三、由三坐标仪扫描抽样样本叶片轮廓的三维模型，按步骤二测点图，计算扫描结果与标准模型的两点拟合弯扭角偏差值。扫描结果如表2所示。
表2 1#2#3#叶片三坐标仪扫描的弯扭角偏差值(角度单位°)
1# 2# 3#
A截面扭角 0.2 A截面扭角 0.1 A截面扭角 -0.3
C截面扭角 2.5 C截面扭角 1.8 C截面扭角 0.5
相对扭角 2.3 相对扭角 1.7 相对扭角 0.8
步骤四、分析步骤二、步骤三数据。步骤三显示的A、C截面的弯扭角偏差值较大，说明电感标准模型与被测样本叶片在C截面的轮廓趋势相差比较大，标准的六方体模型和三坐标仪拟合模型不能进行近似计算处理。该批叶片要求沿外轮廓增厚不大于0.08mm，减薄不大于0.06mm。基于近几年统计做出的预测，调整值设为轮廓度偏差值公差的二十分之一，即0.007mm。根据调整值以计算出来的平均值为基线进行10次调整计算最小的方差，最小方差对应的偏差值的差作为数学补偿值。经计算，具体补偿值为：T1-0.028；T2+0.007；T5+0.035；T7-0.042。
步骤五、用数学补偿值对电感量仪输入标值进行补偿，调整电感量仪内部基准模型，再利用电感量仪对抽样样本1#～3#叶片进行测量，测量结果如表3所示。
表3 1#2#3#叶片进行数学补偿后电感量仪测与内部基准模型的偏差值(长度单位mm、角度单位°)
步骤六、精锻叶片交付要求弯扭角偏差值不大于±0.6°，基于近几年统计做出的预测，电感量仪测量弯扭角偏差值与三坐标仪测量弯扭角偏差值差的预估值设为弯扭角偏差值公差的四分之一，即0.3°。经计算，1#叶片弯扭角偏差值差为0.165°，2#叶片弯扭角偏差值差为0.286°，3#叶片弯扭角偏差值差为0.117°。样本叶片电感量仪测量弯扭角偏差值与三坐标仪测量弯扭角偏差值的差满足预估值要求。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种快速测量小型叶片型面弯扭角的方法，其特征在于：所述的快速测量小型叶片型面弯扭角的方法为在三坐标仪和电感量仪分别检测样本叶片测点与标准叶片轮廓的偏差值，进而计算数学补偿值调整电感量仪内部基准模型，控制三坐标仪和电感量仪弯扭角偏差值差在产品公差要求范围以内，检测设备电感量仪代替高精度低效率检测设备三坐标仪进行工序间检验弯扭角偏差值。
2.根据权利要求1所述的快速测量小型叶片型面弯扭角的方法，其特征在于：所述的快速测量小型叶片型面弯扭角的方法具体包括下面步骤：
步骤一、随机抽样：确认叶片的技术状态，从技术状态一致的叶片中随机抽取叶片样本；
步骤二、电感量仪以标准模型为基准，按电感测量仪机械装置测点图，测量抽样样本叶片各截面各测点与标准模型的偏差值；
步骤三、由三坐标仪扫描抽样样本叶片轮廓的三维模型，按步骤二测点图，计算扫描结果与标准模型的偏差值；
步骤四、确定数学补偿值：去除异常样本，计算步骤二和步骤三相同点偏差值差的平均值；根据调整值以计算出来的平均值为基线进行N次调整计算最小的方差，最小方差对应的偏差值的差作为数学补偿值；
步骤五、用数学补偿值对电感量仪输入标值进行补偿，调整电感量仪内部基准模型，再利用电感量仪对抽样样本叶片进行测量，根据测量偏差值除以两个测量点的间距值计算弯扭角偏差值；
步骤六、用步骤五计算出的弯扭角偏差值减去步骤三扫描样本叶片轮廓的三维模型与标准叶片三维模型两点法拟合的弯扭角偏差值，两者之差绝对值小于预估值结束调整。
3.根据权利要求2所述的快速测量小型叶片型面弯扭角的方法，其特征在于：所述的步骤四中去除异常样本的条件为：若测量的偏差值差超过轮廓度偏差值公差一半则去除。
4.根据权利要求2所述的快速测量小型叶片型面弯扭角的方法，其特征在于：所述的步骤四中的调整值为经验值，根据轮廓度公差给定。
5.根据权利要求2所述的快速测量小型叶片型面弯扭角的方法，其特征在于：所述的步骤四中的调整值为轮廓度偏差值公差的二十分之一。
6.根据权利要求2所述的快速测量小型叶片型面弯扭角的方法，其特征在于：所述的步骤四中的调整次数N为10。
7.根据权利要求2所述的快速测量小型叶片型面弯扭角的方法，其特征在于：所述的步骤六中的预估值为经验值，根据弯扭角偏差值公差给定。
8.根据权利要求2所述的快速测量小型叶片型面弯扭角的方法，其特征在于：所述的步骤六中的预估值为弯扭角偏差值公差的四分之一。
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