CN110296644A - 一种测量叶片抛修变化量的工装及方法 - Google Patents

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陈卫
孟繁弘
常新莉
杨军
白健
魏刚
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Abstract

本发明公开了一种测量叶片抛修变化量的工装及方法,包括顶面和底面;工装与叶片相互限位且固定,工装顶面和底面固定设置,顶面和叶片的叶盆面型面相同且贴靠设置,底面与叶片的叶背面型面相同且贴靠设置;顶面和底面均设置有若干位置对应的通孔,通孔轴线与叶片对应位置的法线平行。实现叶片各位置法向方向的测量,并保证抛修前后测量位置一致,测量结果的准确。

Description

一种测量叶片抛修变化量的工装及方法
技术领域
本发明属于精加工领域,涉及一种测量叶片抛修变化量的工装及方法。
背景技术
发动机叶片使用和运输周转过程中,往往会造成表面损伤而不能使用。特别是航空发动机叶片工作时,受工作环境和外界大气的影响,造成发动机叶片腐蚀严重;此外航空发动机的巨大吸力,使飞机在近地面飞行时,吸入周围环境中的沙尘等硬质颗粒异物,打伤高速旋转地发动机叶片,产生碰伤、凹陷和划伤等表面故障。
由于发动机叶片自身承受很大的气动力和离心力,为保证发动机的安全性,消除应力集中区,避免打伤点成为叶片断裂诱因。发动机检查修理时,在保证叶片刚性的前提下,必须去除打伤痕迹。
目前行业的主流测量叶片厚度的方式是使用仪器设备测量。
使用电杆测量仪测量固定点的厚度值,通过将该控制测量点的数值反馈到比较器中查看,同时与理论值进行对比进行差值判断。
又或者利用3D扫面仪获得叶片的点云数据,在软件中实现叶片厚度的测量。
但以上设备虽然可实现叶片抛修量的测量,但尚有不足:电杆测量仪仅能实现有限位置、数量的点的测量;3D扫面仪精度虽高,但测量成本大,测量效率低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供一种测量叶片抛修变化量的工装及方法,能够方便快速准确的对叶片损伤点进行厚度测量,操作便捷,成本低,便携性强,可用于外场排故。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种测量叶片抛修变化量的工装,包括顶面和底面;
工装与叶片相互限位且固定,工装顶面和底面固定设置,顶面和叶片的叶盆面型面相同且贴靠设置,底面与叶片的叶背面型面相同且贴靠设置;顶面和底面均设置有若干位置对应的通孔,通孔轴线与叶片对应位置的法线平行。
优选的,顶面的一端,部分区域延伸至与榫头缘板扣合,延伸部分结构通过榫头对工装进行定位。
进一步,延伸部分自由端与榫头销孔四周贴靠,通过固定销将延伸部分与榫头销孔固定。
优选的,顶面和底面的一侧铰接。
优选的,还包括用于测量叶片厚度的千分尺,千分尺测砧和测微螺杆直径均与通孔直径相同。
进一步,千分尺测砧和测微螺杆的端头部分均为锥形或球形端头。
一种测量叶片抛修变化量的方法,基于上述任意一项所述的工装,包括以下步骤;
步骤一,将工装安装至叶片上并固定,叶片处于顶面和底面之间;
步骤二,通过最接近叶片损伤部位的通孔,对叶片损伤部位进行标记,测量该通孔所对应的叶片部位厚度;
步骤三,取下工装,待叶片抛修完成后,再次将工装安装至叶片上并固定;
步骤四,测量步骤二中通孔所对应的叶片部位厚度;
步骤五,计算两次测量值的差值,差值为叶片损伤部位的抛修变化量。
优选的,步骤二中,通过该通孔对应的工装另一面的通孔,对叶片损伤部位另一面对应位置进行标记。
优选的,步骤二和步骤四中,以标记点为圆心,对标记点周围区域也进行厚度测量。
优选的,使用千分尺两端头穿过通孔,对叶片厚度进行测量。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明所述工装通过使顶面和底面与叶片的型面相同,在顶面和底面设置若干对应的通孔,实现对叶片上的各个点通过通孔均能进行直接或间接测量,并且通孔轴线与对应叶片位置的法线平行,实现叶片各位置法向方向的测量,并保证抛修前后测量位置一致,测量结果的准确。
进一步,通过固定销将顶面延伸部分与榫头销孔固定,从而以榫头端面及缘板作为工装的定位面,实现三个方向上对工装进行定位,保证工装测量的可重复性。
进一步,千分尺测砧和测微螺杆直径均与通孔直径相同,起到在千分尺测量时的限位作用,保证千分尺测量时与法线始终平行。
进一步,千分尺测砧和测微螺杆的端头部分均为锥形或球形,从而消除叶片表面曲面对测量的影响。
本发明所述方法通过对叶片损伤部位进行标记,在抛修前后分别进行测量,从而准确的对相同点进行测量,保证抛修前后测量位置一致,测量结果的准确。
进一步,通过该通孔对应的工装另一面的通孔,对叶片损伤部位另一面对应位置进行标记,通过另一面的点,作为抛修后测量的定位点,避免标记点在抛修过程中被抹去,失去标记点。
进一步,因为叶片同截面厚度不均匀,修磨后影响范围会很大,通过以标记点为圆心,对标记点周围点也进行测量,从而能够准确判定抛修后影响最大的位置。
附图说明
图1为本发明的工装结构示意图;
图2为本发明的图1的A-A截面图;
图3为本发明的图1的B-B截面图;
图4为本发明的工装及叶片的拆分示意图;
图5为本发明的千分尺结构示意图。
其中:1-顶面;2-底面;3-铰接轴;4-固定销;5-叶片;6-通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
如图1-4所示,工装与叶片5相互限位且固定,工装顶面1和底面2固定设置,顶面1和叶片5的叶盆面型面相同且贴靠设置,顶面1和底面2的一侧铰接,底面2与叶片5的叶背面型面相同且贴靠设置;顶面1和底面2均设置有若干位置对应的通孔6,通孔6阵列排布,覆盖顶面1和底面2,通孔6轴线与叶片5对应位置的法线平行。
大部分叶片5是精锻而成,人工修磨控制叶片5外形,这样叶片5进、排气边及缘板表面尺寸都不一致,存在着尺寸差异,无法直接测量。榫头端面与盘连接,为重要尺寸控制面,平整、精度高,故以榫头端面及缘板作为工装的定位面。
顶面1的一端,部分区域延伸至与榫头缘板扣合,延伸部分通过榫头对工装进行定位。若为插销叶片,则延伸部分自由端与榫头销孔四周贴合,通过固定销4将延伸部分与榫头销孔固定,实现三个方向上对工装进行定位;若为纵树型或燕尾型榫头,则通过延伸部分与榫头相匹配,再对叶片插入方向,即插入盘槽方向限位,固定叶片。
因使用过的叶片5受气动力及离心力的影响存在叶片5扭转变形现象,工装闭合腔较被测叶片5相同截面略大,截面增大量,要求能够包容允许范围内的最大变形叶片5。
工装顶面1和底面2形状与被测叶片5设计型面相同,测量时可迎合叶片5型面。在工装顶面1和底面2上打满相对应的通孔6,通孔6的轴线与叶片5对应位置的法线平行,以通孔6为测量通道,限定测量位置。
如图5所示,测量采用千分尺,千分尺可以满足测量精度,为消除曲面影响,将千分尺两端测量头应修磨成锥状或是球面,测量部分与通孔6直径尺寸相同,作孔轴配合。
沿叶身或弦长方向的单一方向抛修,都会造成明显的沟槽,因此以损伤点为中心,采用画螺旋且手劲由重到轻的方法进行抛修,能有效提高修磨质量。
螺旋的中间位置修磨力度最重,因此修磨量大,是主要测量点,考虑同一截面上越靠近叶片5排气边越薄,因此以漩涡中点为中心,选取周围几个点一同进行测量。
采用上述工装对叶片5抛修量测量方法,包括以下步骤:
(1)顶面1和底面2开合,将叶片5夹在中间。
(2)将工装顶面1和底面2绕铰接轴3合拢,顶面1延伸部位与叶片5榫头贴靠,通过固定销4将延伸部分与榫头销孔固定,确保工装定位。
(3)使用标记笔,穿过最接近损伤位置附近的通孔6标记第一个标记点在叶片5上,并以该标记点为圆心选取周围几个点标记,选点的数量根据叶片5损伤深度,预估修磨影响范围确定。标记时叶片5对应另一侧的位置也要标记。
(4)使用带有与通孔6相同直径锥形或球形端头的千分尺,千分尺两个锥形或球形端头顶在叶盆与叶背对应标记点位置,读取以上标记点位置厚度值,进行记录,通孔6借助工装厚度起到对千分尺的限位作用。
(5)取下工装,以第一标记点为中心,使用抛修工具沿同一方向逆时针或顺时针画漩涡抛修,以保证抛修位置与周围基体圆滑转接。要求抛修后触感和目测均观察不出明显的台阶。
(6)待叶片5抛修完成后,再次将工装安装至叶片5上并固定,使用千分尺,通过未抛修一侧标记,测量该点厚度并记录。
(7)两次数值对比,计算减薄量,两次测量值的差值即为叶片5损伤部位的抛修变化量。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测量叶片抛修变化量的工装,其特征在于,包括顶面(1)和底面(2);
工装与叶片(5)相互限位且固定,工装顶面(1)和底面(2)固定设置,顶面(1)和叶片(5)的叶盆面型面相同且贴靠设置,底面(2)与叶片(5)的叶背面型面相同且贴靠设置;顶面(1)和底面(2)均设置有若干位置对应的通孔(6),通孔(6)轴线与叶片(5)对应位置的法线平行。
2.根据权利要求1所述的一种测量叶片抛修变化量的工装,其特征在于,顶面(1)的一端,部分区域延伸至与榫头缘板扣合,延伸部分结构通过榫头对工装进行定位。
3.根据权利要求2所述的一种测量叶片抛修变化量的工装,其特征在于,延伸部分自由端与榫头销孔四周贴靠,通过固定销(4)将延伸部分与榫头销孔固定。
4.根据权利要求1所述的一种测量叶片抛修变化量的工装,其特征在于,顶面(1)和底面(2)的一侧铰接。
5.根据权利要求1所述的一种测量叶片抛修变化量的工装,其特征在于,还包括用于测量叶片厚度的千分尺,千分尺测砧和测微螺杆直径均与通孔(6)直径相同。
6.根据权利要求5所述的一种测量叶片抛修变化量的工装,其特征在于,千分尺测砧和测微螺杆的端头部分均为锥形或球形端头。
7.一种测量叶片抛修变化量的方法,基于权利要求1-6任意一项所述的工装,其特征在于,包括以下步骤;
步骤一,将工装安装至叶片(5)上并固定,叶片(5)处于顶面(1)和底面(2)之间;
步骤二,通过最接近叶片(5)损伤部位的通孔(6),对叶片(5)损伤部位进行标记,测量该通孔(6)所对应的叶片(5)部位厚度;
步骤三,取下工装,待叶片(5)抛修完成后,再次将工装安装至叶片(5)上并固定;
步骤四,测量步骤二中通孔(6)所对应的叶片(5)部位厚度;
步骤五,计算两次测量值的差值,差值为叶片(5)损伤部位的抛修变化量。
8.根据权利要求7所述的一种测量叶片抛修变化量的方法,其特征在于,步骤二中,通过该通孔(6)对应的工装另一面的通孔(6),对叶片(5)损伤部位另一面对应位置进行标记。
9.根据权利要求7所述的一种测量叶片抛修变化量的方法,其特征在于,步骤二和步骤四中,以标记点为圆心,对标记点周围区域也进行厚度测量。
10.根据权利要求7所述的一种测量叶片抛修变化量的方法,其特征在于,使用千分尺两端头穿过通孔(6),对叶片(5)厚度进行测量。
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