CN110514086A - 一种用于封严槽位置测量的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于封严槽位置测量的装置和方法，包括底座，底座上安装有定位结构和检测结构，定位结构用于确定叶片的径向，轴向和角向位置，所述检测结构用于检测封严槽是否满足设计要求。位于底座上的不同的引导座对应叶片楔面不同空间角度，测量工装与叶片呈卧式结构，在无需翻转工装与叶片的情况下可测量叶片上不同角度楔面上的封严槽。一次可同时测量多个楔面封严槽，使用方便，操作者的劳动强度低，测量效率显著提升，卧式结构的测量工装特别是针对航空发动机及燃机轮机涡轮导向叶片。

Description

一种用于封严槽位置测量的装置和方法

技术领域

本发明属于位置检测技术领域，具体涉及一种用于封严槽位置测量的装置和方法。

背景技术

航空发动机涡轮导向叶片由内、外缘板和叶身三部分组成，有单叶身、双叶身、多叶身等多种结构，内外缘板多采用圆弧安装结构与机匣配合，精度要求高；叶身为具有良好的气动力翼型的扭转型面。

涡轮导向叶身为无余量精密铸造成，叶片内外缘板楔面(楔面：叶片具有空间角度的楔型表面)需通过计算，调整空间角度后采用电火花加工封严槽。加工完成后，这种结构叶片的封严槽位置主要存在以下问题：1、封严槽窄且长，三坐标测量难以实现；2、涉及测量楔面表面的封严槽(图4)空间角度复杂，测量同一件零件封严槽位置需反转摆放测具。3、导向叶片尺寸较大，且设考虑到叶片空间角度需设计角度块，导致测量工装本体与角度块均体积较大，给操作者带来极大的不便，且在反转工装时易磕碰零件和碰伤操作者，带来安全隐患。因此，需要针对以上问题，通过根据零件设计结构、测量快捷与准确方面的分析，提出一种适用于涡轮导向叶片的封严槽测量方法与测量装置。

发明内容

本发明提供了一种用于封严槽位置测量的装置和方法，可有效提高测量准确性与效率，降低操作者的劳动强度。

为达到上述目的，本发明一种用于封严槽位置测量的装置，包括底座，底座上安装有定位结构和检测结构；定位结构用于确定叶片的径向，轴向和角向位置，检测结构用于检测封严槽位置是否满足设计要求；检测结构包括多个引导座和用于插入引导座的检验板，引导座包括引导底座和固定在引导底座上的引导凸台，引导凸台包括竖直部和固定在竖直部上端的倾斜部，倾斜部的倾斜角度与待检测的封严槽所在面的倾斜角度一致；引导凸台的竖直部和倾斜部上开均设有检验槽，检验槽为通槽，所有引导座上的检验槽的数量之和等于叶片上的封严槽数量；所有检验槽均为通槽，当叶片固定在定位结构上后，检验板穿过检验槽时，若检验板可插入待测量的封严槽中，则封严槽的空间位置符合要求，若检验板不能插入待测量的封严槽中，则封严槽的位置不符合要求。

进步一步的，定位结构包括安装在底座上的径向定位块和角向定位块，角向定位块设置在径向定位块一端；径向定位块用于确定涡轮导向叶片径向位置与轴向位置，径向定位块上端面水平方向的两端设置有两个径向定位凸台，当叶片安装在测量装置上时，叶片的外缘板排气侧圆弧面与径向定位凸台的侧面相接，叶片的外缘板排气侧平面与径向定位块的上端面相接；

角向定位块用于确定涡轮导向叶片角向位置，角向定位块中部设置有角向定位凸台，当叶片安装在测量装置上时，叶片的叶盆侧外缘板楔面和角向定位凸台的侧面相接触。

进步一步的，底座上安装有轴向定位块，轴向定位块用于确定涡轮导向叶片轴向位置，当叶片安装在测量装置上时，叶片的排气侧内缘板平面和轴向定位块的上端面相接。

进步一步的，底座上安装有压紧结构，压紧结构包括压板、第一把手、螺柱、调节支撑以及螺母；螺柱和调节支撑的下端分别通过两个螺母固定在底板上，压板插接在调节支撑上端，螺柱上端穿过压板与第一把手螺纹连接。

进步一步的，螺柱上套有压力弹簧，压力弹簧设置在压板下方。

进步一步的，第一把手和压板之间设置有垫圈。

进步一步的，底座两端相对固定有第二把手。

进步一步的，底座上固定有球头测量销，球头测量销用于确定测量装置基准位置。

一种基于上述涡轮导向叶片封严槽位置测量装置的位置测量方法，用定位结构将测量装置固定在平台上，再将各检验板推入与检验槽中，若检验板能推入叶片封严槽则封严槽的位置满足设计要求，反之封严槽的位置不满足设计要求。

进步一步的，将检验板推入检验槽之前，用压板压紧叶片。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

位于底座上的不同的引导座对应叶片楔面不同空间角度，测量工装与叶片呈卧式结构，在无需翻转工装与叶片的情况下可测量叶片上不同角度楔面上的封严槽。一次可同时测量多个楔面封严槽，使用方便，操作者的劳动强度低，测量效率显著提升，卧式结构的测量工装特别是针对航空发动机及燃机轮机涡轮导向叶片。

进一步的，底座上安装有轴向定位块，所述轴向定位块用于确定涡轮导向叶片轴向位置，当叶片安装在测量装置上时，叶片的排气侧内缘板平面和轴向定位块的上端面相接，采用过定位方式与径向定位块同时定位轴向位置，提高定位稳定性。

进一步的，底座上安装有压紧结构，所述压紧结构包括压板、第一把手、螺柱、调节支撑以及螺母；所述螺柱和调节支撑的下端分别通过两个螺母固定在底板上，压板插接在调节支撑上端，螺柱上端穿过压板与第一把手螺纹连接，通过压紧结构对叶片进行压紧和固定，防止叶片在测量过程中发生移动，提高测量效率。

进一步的，螺柱上套有压力弹簧，压力弹簧设置在压板下方，可以使压板便于拆卸，减轻拆卸强度。

进一步的，第一把手和压板之间设置有垫圈，垫圈可以使第一把手旋转时压板均匀受力，防止叶片压伤。

进一步的，底座两端相对设置有第二把手，方便移动整个测量装置。

本发明所述的方法，利用上述装置对涡轮导向叶片封严槽的位置进行测量，将叶片固定在定位结构上后，依次插入检验板，只需定位一次，即可完成同一叶片上所有封严槽的位置检测，使用方便，操作者的劳动强度低，提高检测效率。

附图说明

图1a为涡轮导向叶片封严槽测量工装的主视图；

图1b为图1的左视图；

图2a为工装本体K向示图；

图2b为工装本体H向示图；

图3a为第一检验板的主视图；

图3b为第二检验板的主视图；

图3c为第三检验板的主视图；

图3d为第四检验板的主视图；

图3e为第五检验板的主视图；

图4为导向叶片及其封严槽示意图；

图5a为径向定位块示意图；

图5b为轴向定位块示意图；

图5c为角向定位块示意图；

图5d为定位块分布示意图；

图6为压紧结构示意图；

图7a为第二引导座示意图；

图7b为第一引导座安装在底板上的示意图；

图8a为检验板立体意图；

图8b为检验板测量示意图；

图9a为封严槽检验示意图一；

图9b为封严槽检验示意图二；

附图中：1：底座，2：径向定位块，3-轴向定位块，4：第一引导座，5：第二引导座，6：第三引导座，7：第四引导座，8：角向定位块，9：压板，10：第一检验板，11：第二检验板，12：第三检验板，13：第四检验板，14：第五检验板，151：第一手柄，152：第二手柄，153：第三手柄，154：第四手柄，155：第五手柄，17：球头测量销，18：第一把手，19：垫圈，20：螺柱，21：压力弹簧，22：调节支撑，23：螺母，24：第二把手，25：圆柱销，26：螺钉，27：内六角螺钉，28：圆柱销，31：通槽，100：封严槽，102：外缘板排气侧圆弧面，103：外缘板排气侧平面，41：第一引导底座，42：第一引导凸台，43：第一检验槽，44：第二检验槽，45：第三检验槽，51：第二引导底座，52：第二引导凸台，53：第四检验槽，54：第五检验槽；61：第三引导底座，62：第三引导凸台，63：第六检验槽，64：第七检验槽71：第四引导底座，72：第四引导凸台，73：第八检验槽，74：第九检验槽，75：第十检验槽，201：径向定位凸台，81：角向定位凸台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1a和图1b，一种用于封严槽位置测量的装置，包括一个刚性的底座1，底座1上安装有定位结构、压紧结构、检测结构和球头测量销17。球头测量销17下端固定在底座1上，球头测量销17用于确定测量装置基准位置，确定定位结构、压紧结构在底座1的相对位置。底座1中部开设有通槽31，用于减轻整体测量装置重量，降低工人使用劳动强度。

a)定位结构：

参照图5a至图5d定位结构包括安装在底座1上的径向定位块2、轴向定位块3和角向定位块8，径向定位块2、轴向定位块3相对设置，角向定位块8设置在径向定位块2一端。

径向定位块2用于确定涡轮导向叶片径向位置与轴向位置，径向定位块2的安装位置由叶片的外缘板位置确定；径向定位块2上开依次设有5个沉头孔，其中2个沉头孔用于插入圆柱销25，另外3个沉头孔和螺钉26螺纹连接，圆柱销25和螺钉26间隔设置。径向定位块2上端面水平方向的两端设置有两个径向定位凸台201，径向定位块2用两个圆柱销25定位，并用3个螺钉26固定在底座1上，以叶片的外缘板排气侧平面与圆弧面为定位面，用径向定位块2确定叶片的径向位置与轴向位置，当叶片安装在测量装置上时，叶片的外缘板排气侧圆弧面102与径向定位块201的侧面相接，叶片的外缘板排气侧平面103与径向定位块2的上端面相接。

轴向定位块3安装在底座1上，其用于确定涡轮导向叶片轴向位置，采用过定位方式与径向定位块2同时定位轴向位置，提高定位稳定性，其安装位置由叶片的内缘板位置确定；当叶片安装在测量装置上时，叶片的排气侧内缘板平面和轴向定位块3的上端面相接；轴向定位块3上开依次设有5个沉头孔，其中2个沉头孔用于插入圆柱销25，另外3个沉头孔和螺钉26螺纹连接，圆柱销25和螺钉26间隔设置。轴向定位块3用2个圆柱销25定位，3个螺钉26固定在底座1上，以叶片的排气侧内缘板平面定位面，用该定位块确定叶片的轴向位置。

角向定位块8用于确定涡轮导向叶片角向位置，其安装位置由叶片的缘板楔面位置确定，角向定位块8中部设置有角向定位凸台81，角向定位块8上的角向定位凸台81两侧开设有4个沉头孔，其中两个沉头孔用于插入圆柱销25，另外两个沉头孔和螺钉26螺纹连接，圆柱销25和螺钉26间隔设置。角向定位块8用两个圆柱销25定位，两个螺钉26固定在底座1上，以叶片的叶盆侧外缘板楔面为定位面，用该定位块确定叶片的角向位置。当叶片安装在测量装置上时，叶片的叶盆侧外缘板楔面和角向定位凸台81的侧面相接触。

b)压紧结构：

参照图6，压紧结构包括两个分别用于压紧叶片外缘板和内缘板的压紧装置，压紧装置包括压板9、第一把手18、垫圈19、螺柱20、压力弹簧21、调节支撑22以及螺母23。

螺柱20和调节支撑22的下端分别通过两个螺母23固定在底板1上，压板9插接在调节支撑22上端，螺柱20上端穿过压板9与第一把手18螺纹连接，螺柱20上套有压力弹簧21，压力弹簧21设置在压板9下方，螺柱20为等长双头螺柱，第一把手18和压板9之间设置有垫圈19，垫圈19可以使第一把手18旋转时压板9均匀受力，防止叶片压伤。压力弹簧21的作用是便于叶片装夹和拆卸。

在叶片定位后，由压板9压紧叶片，先根据叶片尺寸使用调节支撑22下端螺母23，将压板9调整调整到适合位置，最后使用把手18旋转压紧压板，通过压板使叶片均匀受力牢固不松动。

c)检测结构：

检测结构包括第一至第四引导座，和用于插入引导座的检验装置。

参照图7b，根据叶片内外缘板、叶盆叶背的4个不同位置的封严槽的位置对应的设计了第一至第四共四个引导座。第一至第四引导座均用2个圆柱销28定位，2个内六角螺钉27固定在底座1上。四个引导座结构相同，区别仅在于四个引导座上开设的检验槽的位置和大小不同。

参照图2a和图2b，第一引导座4包括第一引导底座41和固定在引导底座上的第一引导凸台42，第一引导凸台42包括竖直部和固定在竖直部上端的倾斜部。第一引导座倾斜部的倾斜角度与叶片叶背侧外缘板的契面角度一致，见图7a、图8a和图8b。第一引导凸台42的倾斜部上开设有第一检验槽43，第一引导凸台42的竖部上开设有第二检验槽44和第三检验槽45；

参照图7a，第二引导座5包括第二引导底座51和固定在第二引导底座51上的第二引导凸台52，第二引导凸台52包括竖直部和固定在竖直部上端的倾斜部。第二引导座5的倾斜部的倾斜角度与叶片叶背侧内缘板的契面角度一致。第二引导凸台52的倾斜部上均开设有第四检验槽53，第二引导凸台52的竖部上开设有第五检验槽54；

第三引导座6包括第三引导底座61和固定在引导底座上的第三引导凸台62，第三引导凸台62包括竖直部和固定在竖直部上端的倾斜部。第三引导座6的倾斜部的倾斜角度与叶片叶盆侧外缘板的契面角度一致，第三引导凸台62的倾斜部上开设有第六检验槽63，第三引导凸台62的竖部上开设有第七检验槽64；

第四引导座7包括第四引导底座71和固定在第四引导底座71上的第四引导凸台72，第四引导凸台72包括竖直部和固定在竖直部上端的倾斜部。第四引导座7的倾斜部的倾斜角度与叶片叶盆侧内缘板的契面角度一致。第四引导凸台72的倾斜部上均开设有第八检验槽73，第四引导凸台72的竖部上开设有第五检验槽74和第十检验槽75。

第一至第十检验槽均为通槽，当检验板穿过检验槽时，若封严槽的位置符合要求，则检验板可插入待测量的封严槽中，若封严槽的位置符合要求，则检验板不能插入待测量的封严槽中。

检验装置包括用于插入第一至第十检验槽中的第一至第十检验板，第一检验槽中插入第一检验板10，第二检验槽中插入第二检验板11，第三检验槽中插入第三检验板12，依次类推，第十检验槽中插入第十检验板。检验板与各引导座上的检验槽为间隙配合，检验板10能够沿引导座上开设的检验槽轻松推入叶片封严槽中来确定叶片封严槽位置是否符合设计图纸位置要求。检验板10的长度、宽度、厚度根据封严槽长度与宽度大小来确定。检验板10与其待检测的封严槽间隙配合。

参照图3a至图3e，第一检验板10固定在第一手柄151上，第一检验板10与第一手柄151平行；第二检验板12固定在第二手柄152上，第二检验板12与第二手柄152平行；第三检验板12固定在第三手柄153上，第三检验板12与第三手柄153平行；第四检验板13固定在第四手柄154上，第四检验板13与第四手柄154平行，第五检验板14固定在第五手柄155上，第五检验板14与第五手柄155垂直。

第六检验板固定在第六手柄上，第六检验板与第六手柄平行；第七检验板固定在第七手柄上，第七检验板与第七手柄平行；第八检验板固定在第八手柄上，第八检验板与第八手柄平行；第九检验板固定在第九手柄上，第九检验板与第九手柄平行，第十检验板固定在第十手柄上，第十检验板与第十手柄垂直。

优选的，根据各检验板的大小和叶片封严槽的空间位置，设计不同大小尺寸手柄15来选择防止测量过程手柄干涉碰撞。

优选的，底座1两端相对设置有第二把手24。

参照图9a和图9b，涡轮导向叶片封严槽的测量方法，包括以下步骤：

设计具有倾斜部与叶片待测量楔面封严槽空间角度和位置一致的引导座，采用检验板对叶片封严槽进行测量。将测量装置平放在平台上固定，使叶片的外缘板排气侧圆弧面102与径向定位凸台201的侧面相接，叶片的外缘板排气侧平面103与径向定位块2的上端面相接，使叶片的排气侧内缘板平面103与轴向定位块3的上端面相接，使叶片的叶盆侧外缘板楔面和角向定位凸台(81)的侧面相接触，用压板9压紧叶片，将叶片的位置固定后后，再将第一至第十检验板滑动推入对应的引导座上的检验槽中，检查叶片封严槽的位置是否符合要求，若检验板能推入叶片封严槽则满足设计图纸要求，反之不满足。

涡轮导向叶片结构如图4所示，其叶片有多个空间的角度楔面上封严槽需要进行检测，该位置空间位置复杂，常规采用三坐标难以实现。

本发明提供的测量装置可以将加工好封严槽的叶片快速方便的固定在各径向定位块上，确定叶片轴向、径向、角向位置后使压板9压紧叶片，然后将第一至第十检验板通过第一至第十检验槽向叶片封严槽位置滑动进行检测。

若测量装置长期未使用三坐标进行测量验证，可使用球头测量销17建立测量基准进行三坐标测量校验。

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)

1.一种用于封严槽位置测量的装置，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)上安装有定位结构和检测结构；所述定位结构用于确定叶片的径向、轴向和角向位置，所述检测结构用于检测封严槽位置是否满足设计要求；所述检测结构包括多个引导座和用于插入引导座的检验板，所述引导座包括引导底座和固定在引导底座上的引导凸台，引导凸台包括竖直部和固定在竖直部上端的倾斜部，所述倾斜部的倾斜角度与待检测的封严槽所在面的倾斜角度一致；所述引导凸台的竖直部和倾斜部上开均设有检验槽，所述检验槽为通槽，所有引导座上的检验槽的数量之和等于叶片上的封严槽数量；所有检验槽均为通槽，当叶片固定在定位结构上后，检验板穿过检验槽时，若检验板可插入待测量的封严槽中，则封严槽的空间位置符合要求，若检验板不能插入待测量的封严槽中，则封严槽的位置不符合要求。

2.根据权利要求1所述的一种用于封严槽位置测量的装置，其特征在于，所述定位结构包括安装在底座(1)上的径向定位块(2)和角向定位块(8)，所述角向定位块(8)设置在径向定位块(2)一端；径向定位块(2)用于确定涡轮导向叶片径向位置与轴向位置，径向定位块(2)上端面水平方向的两端设置有两个径向定位凸台(201)，当叶片安装在测量装置上时，叶片的外缘板排气侧圆弧面(102)与径向定位凸台(201)的侧面相接，叶片的外缘板排气侧平面(103)与径向定位块(2)的上端面相接；

所述角向定位块(8)用于确定涡轮导向叶片角向位置，角向定位块(8)中部设置有角向定位凸台(81)，当叶片安装在测量装置上时，叶片的叶盆侧外缘板楔面和所述角向定位凸台(81)的侧面相接触。

3.根据权利要求2所述的一种用于封严槽位置测量的装置，其特征在于，所述底座(1)上安装有轴向定位块(3)，所述轴向定位块(3)用于确定涡轮导向叶片轴向位置，当叶片安装在测量装置上时，叶片的排气侧内缘板平面和轴向定位块(3)的上端面相接。

4.根据权利要求1所述的一种用于封严槽位置测量的装置，其特征在于，所述底座(1)上安装有压紧结构，所述压紧结构包括压板(9)、第一把手(18)、螺柱(20)、调节支撑(22)以及螺母(23)；所述螺柱(20)和调节支撑(22)的下端分别通过两个螺母(23)固定在底板(1)上，压板(9)插接在调节支撑(22)上端，螺柱(20)上端穿过压板(9)与第一把手(18)螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于封严槽位置测量的装置，其特征在于，所述螺柱(20)上套有压力弹簧(21)，压力弹簧(21)设置在压板(9)下方。

6.根据权利要求4所述的一种用于封严槽位置测量的装置，其特征在于，所述第一把手(18)和压板(9)之间设置有垫圈(19)。

7.根据权利要求1所述的一种用于封严槽位置测量的装置，其特征在于，所述底座(1)两端相对固定有第二把手(24)。

8.根据权利要求1所述的一种用于封严槽位置测量的装置，其特征在于，所述底座(1)上固定有球头测量销(17)，所述球头测量销(17)用于确定测量装置基准位置。

9.一种基于权利要求1所述的用于测量封严槽位置的装置的测量方法，其特征在于，用定位结构将测量装置固定在平台上，再将各检验板推入与检验槽中，若检验板能推入叶片封严槽则封严槽的位置满足设计要求，反之封严槽的位置不满足设计要求。

10.根据权利要求9所述的一种用于叶片封严槽位置测量的方法，其特征在于，将检验板推入检验槽之前，用压板(9)压紧叶片。