CN112179238A - 一种整流叶片叶身端面位置测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种整流叶片叶身端面位置测量装置及方法，包括分别用于对整流叶片的上轴颈和下轴颈进行定位的第一定位V型块和第二定位V型块，还包括定位装置；第一定位V型块和第二定位V型块的外侧分别设置有上轴颈侧叶身端面限位块和下轴颈侧叶身端面限位块，上轴颈侧叶身端面限位块和下轴颈侧叶身端面限位块上分别配合连接有第一表架和第二表架，第一表架和第二表架上侧分别连接有用于对上轴颈侧叶身端面和下轴径侧叶身端面进行测量的百分表，上轴颈侧叶身端面限位块和下轴颈侧叶身端面限位块之间设置有上轴颈侧叶身端面对表件和下轴颈侧叶身端面对表件。

Description

一种整流叶片叶身端面位置测量装置及方法
技术领域
本发明属于发动机整流叶片测量技术领域，具体涉及一种整流叶片叶身端面位置测量装置及方法。
背景技术
随着我国航空工业的发展，对发动机的性能要求也不断提高，叶片叶身端面与机匣和内环间的间隙增大使发动机的性能降低。叶片叶身端面尺寸是影响发动机叶片与机匣和内环间隙的主要原因，控制叶片叶身端面位置尤为重要。叶身端面为空间圆锥曲面，位置尺寸及表面粗糙度的精度要求越来越高。第一种通常测量方法是用样板测量，通过塞尺检测样板与叶身端面间的间隙(或目视检验)来测量叶身端面的近似位置，无法准确的测量出叶身端面的位置。致使叶片与机匣和内环装配后间隙不均匀：有些间隙超出设计要求间隙范围值，需要更换叶片保证间隙要求；有些间隙过小，对叶片叶身端面进行修理以满足设计要求的间隙范围。样板测量方法已经不能够满足设计的精度要求。第二种通常测量方法是用摇臂测具，由于叶片端面为大圆弧面，该类测具体积大，操作繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种整流叶片叶身端面位置测量装置及方法，以解决叶片装机后叶身端面与机匣和内环间隙批量超差问题，本发明结构简单，操作方便，实现对叶片叶身端面各个位置准确测量出实际值，提高零件的检验精度。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种整流叶片叶身端面位置测量装置，包括分别用于对整流叶片的上轴颈和下轴颈进行定位的第一定位V型块和第二定位V型块，所述第一定位V型块和第二定位V型块用于限制整流叶片X、Y、Z方向的偏移及绕Y、Z方向的扭转，还包括用于限制整流叶片绕X方向扭转的定位装置；
第一定位V型块和第二定位V型块的外侧分别设置有上轴颈侧叶身端面限位块和下轴颈侧叶身端面限位块，上轴颈侧叶身端面限位块和下轴颈侧叶身端面限位块上分别配合连接有第一表架和第二表架，所述第一表架和第二表架能够分别沿上轴颈侧叶身端面限位块和下轴颈侧叶身端面限位块滑动，第一表架和第二表架上侧分别连接有用于对上轴颈侧叶身端面和下轴径侧叶身端面进行测量的百分表，上轴颈侧叶身端面限位块和下轴颈侧叶身端面限位块之间设置有上轴颈侧叶身端面对表件和下轴颈侧叶身端面对表件。
进一步地，当整流叶片上轴颈一侧设置有安装扁时，所述定位装置采用设置在第一定位V型块和上轴颈侧叶身端面限位块之间的上轴颈定位装置。
进一步地，所述上轴颈定位装置包括上轴颈定位支架，上轴颈定位支架上活动连接有用于对安装扁进行定位的U型定位块，所述U型定位块通过上轴颈定位限位螺钉锁紧。
进一步地，当整流叶片外侧设置有圆形封包盒时，所述定位装置采用设置在第一定位V型块和第二定位V型块之间的角向定位装置，所述角向定位装置设置在与第一定位V型块和第二定位V型块之间连线垂直的直线上。
进一步地，所述角向定位装置包括角向定位支架，角向定位支架的上部活动连接有用于限制整流叶片绕X方向扭转的角向定位块，所述角向定位块通过角向定位限位螺钉锁紧，角向定位支架的中部设置有用于顶紧圆形封包盒的压紧螺钉。
进一步地，所述角向定位块与圆形封包盒上的三角定位面配合连接。
进一步地，所述第一表架和第二表架均包括限位底板，限位底板上侧设置有支撑杆，支撑杆上通过连接件连接有百分表，限位底板底部对称设置有用于沿上轴颈侧叶身端面限位块和下轴颈侧叶身端面限位块滑动的第一限位销和第二限位销。
进一步地，所述第一定位V型块、第二定位V型块、定位装置、上轴颈侧叶身端面限位块、下轴颈侧叶身端面限位块、上轴颈侧叶身端面对表件和下轴颈侧叶身端面对表件均设置在底座上。
进一步地，所述底座的两侧设置有把手。
一种整流叶片叶身端面位置测量方法，包括以下步骤：
步骤一、装夹：将发动机整流叶片上轴颈和下轴颈分别贴紧第一定位V型块和第二定位V型块，限制发动机整流叶片X、Y、Z方向的偏移及绕Y、Z方向的扭转，然后通过定位装置限制发动机整流叶片绕X方向的扭转；
步骤二、对表：将百分表分别固定在第一表架和第二表架上，将第一表架上的第一限位销和第二限位销贴紧上轴颈侧叶身端面限位块，将第二表架上的第一限位销和第二限位销贴紧下轴颈侧叶身端面限位块，两个百分表分别与上轴颈侧叶身端面对表件与下轴颈侧叶身端面对表件上对表为零；
步骤三、测量：第一表架和第二表架上的第一限位销和第二限位销分别贴紧并沿着上轴颈侧叶身端面限位块与下轴颈侧叶身端面限位块移动，百分表上的读表值则是整流叶片的叶身端面各个点位置尺寸与理论值的差值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
利用三维构图软件将母线为样条的复杂空间圆锥面进行分解成空间点采用相对测量的方法进行检测。本发明利用上轴颈侧叶身端面限位块、下轴颈侧叶身端面限位块确定叶片叶身端面圆锥面的旋转中心，上轴颈侧叶身端面对表件和下轴颈侧叶身端面对表件对表面设计为叶身端面空间曲面理论位置，根据相对测量原理，该装置百分表显示的读表值为零件实际与理论表面的偏差值，由于叶片叶身端面复杂，需要多工序进行加工，为避免多套测量装置的制造误差及检测累计对零件测量精度的影响，将多道工序测量装置合并为一套装置，本发明结构简单，操作方便，同时测量上下轴颈侧的叶身端面尺寸，提高零件的检测效率，实现对叶片叶身端面各个位置准确测量出实际值，提高零件的检验精度，解决了叶片装机后叶身端面与机匣和内环间隙批量超差问题，该装置避免了叶尖高度固定点检测时的缺陷，能全面检测叶尖截面的各个尺寸。
本发明多工序共用，节约工装数量，降低叶片加工成本，可以有效控制叶片叶身端面的尺寸，工装数量少、结构简单，可以有效节约检测过程中的人工成本，该装置操作简单，提高检测效率；采用此装置可以提高叶片检测效率，降低加工成本。
附图说明
图1为发动机整流叶片结构示意图；
图2为发动机整流叶片封包结构示意图；
图3为发动机整流叶片叶身端面测量装置主视图；
图4为发动机整流叶片叶身端面测量装置俯视图；
图5为发动机整流叶片叶身端面测量装置左视图；
图6为上轴颈定位装置结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图；
图7为角向定位装置结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图；
图8为表架结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图；
图9为发动机整流叶片叶身端面测量装置三维示意图；
图10为发动机整流叶片封包盒结构示意图；其中(a)为侧视图，(b)为主视图。
其中，1、安装扁；2、上轴颈；3、上轴颈侧叶身端面；4、下轴径侧叶身端面；5、下轴颈；6、圆形封包盒；7、三角定位面；8、第一表架；9、底座；10、上轴颈定位装置；11、第一定位V型块；12、上轴颈侧叶身端面对表件；13、下轴颈侧叶身端面对表件；14、第二定位V型块；15、第二表架；16、角向定位装置；17、上轴颈侧叶身端面限位块；18、下轴颈侧叶身端面限位块；19、第一限位销；20、限位底板；21、第二限位销；3-1、上轴颈定位限位螺钉；3-2、U型定位块；9-1、角向定位块；9-2、压紧螺钉；9-3、角向定位限位螺钉。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
参见图1至图10，一种整流叶片叶身端面位置测量装置，包括分别用于对整流叶片的上轴颈2和下轴颈5进行定位的第一定位V型块11和第二定位V型块14，所述第一定位V型块11和第二定位V型块14用于限制整流叶片X、Y、Z方向的偏移及绕Y、Z方向的扭转，还包括用于限制整流叶片绕X方向扭转的定位装置。
当整流叶片上轴颈2一侧设置有安装扁1时，所述定位装置采用设置在第一定位V型块11和上轴颈侧叶身端面限位块17之间的上轴颈定位装置10；所述上轴颈定位装置10包括上轴颈定位支架，上轴颈定位支架上活动连接有用于对安装扁1进行定位的U型定位块3-2，所述U型定位块3-2通过上轴颈定位限位螺钉3-1锁紧。
当整流叶片外侧设置有圆形封包盒6时，所述定位装置采用设置在第一定位V型块11和第二定位V型块14之间的角向定位装置16，所述角向定位装置16设置在与第一定位V型块11和第二定位V型块14之间连线垂直的直线上，所述角向定位装置16包括角向定位支架，角向定位支架的上部活动连接有用于限制整流叶片绕X方向扭转的角向定位块9-1，所述角向定位块9-1与圆形封包盒6上的三角定位面7配合连接，且角向定位块9-1通过角向定位限位螺钉9-3锁紧，角向定位支架的中部设置有用于顶紧圆形封包盒6的压紧螺钉9-2。
第一定位V型块11和第二定位V型块14的外侧分别设置有上轴颈侧叶身端面限位块17和下轴颈侧叶身端面限位块18，上轴颈侧叶身端面限位块17和下轴颈侧叶身端面限位块18上分别配合连接有第一表架8和第二表架15，所述第一表架8和第二表架15能够分别沿上轴颈侧叶身端面限位块17和下轴颈侧叶身端面限位块18滑动，第一表架8和第二表架15上侧分别连接有用于对上轴颈侧叶身端面3和下轴径侧叶身端面4进行测量的百分表，上轴颈侧叶身端面限位块17和下轴颈侧叶身端面限位块18之间设置有上轴颈侧叶身端面对表件12和下轴颈侧叶身端面对表件13。
所述第一表架8和第二表架15均包括限位底板20，限位底板20上侧设置有支撑杆，支撑杆上通过连接件连接有百分表，限位底板20底部对称设置有用于沿上轴颈侧叶身端面限位块17和下轴颈侧叶身端面限位块18滑动的第一限位销19和第二限位销21；所述第一定位V型块11、第二定位V型块14、定位装置、上轴颈侧叶身端面限位块17、下轴颈侧叶身端面限位块18、上轴颈侧叶身端面对表件12和下轴颈侧叶身端面对表件13均设置在底座9上；所述底座9的两侧设置有把手。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明：
一种整流叶片叶身端面位置测量方法，包括以下步骤：
步骤一、装夹：将发动机整流叶片上轴颈2和下轴颈5分别贴紧第一定位V型块11和第二定位V型块14，限制发动机整流叶片X、Y、Z方向的偏移及绕Y、Z方向的扭转，然后通过定位装置限制发动机整流叶片绕X方向的扭转；
其中，发动机整流叶片封包数控铣叶身端面工序零件的装夹方法：发动机整流叶片上轴颈2、下轴颈5分别贴紧测量装置的第一定位V型块11、第二定位V型块14，限制零件的X、Y、Z方向的偏移及绕Y、Z方向的扭转，圆形封包盒6的三角定位面7贴紧角向定位装置16中的角向定位块9-1限制零件的绕X方向扭转，压紧螺钉9-2顶紧圆形封包盒6。
熔化后钳修叶身端面工序零件的装夹方法：发动机整流叶片上轴颈2、下轴颈5分别贴紧测量装置的第一定位V型块11、第二定位V型块14、限制零件的X、Y、Z方向的偏移及绕Y、Z方向的扭转，安装扁1装入上轴颈定位装置10上的U型定位块3-2，限制零件的绕X方向扭转。
步骤二、对表：将百分表分别固定在第一表架8和第二表架15上，将第一表架8上的第一限位销19和第二限位销21贴紧上轴颈侧叶身端面限位块17，将第二表架15上的第一限位销19和第二限位销21贴紧下轴颈侧叶身端面限位块18，两个百分表分别与上轴颈侧叶身端面对表件12与下轴颈侧叶身端面对表件13上对表为零；
步骤三、测量：第一表架8和第二表架15上的第一限位销19和第二限位销21分别贴紧并沿着上轴颈侧叶身端面限位块17与下轴颈侧叶身端面限位块18移动，百分表上的读表值则是整流叶片的叶身端面各个点位置尺寸与理论值的差值。
某机种整流叶片端面采用样板测量，由于目视检查需要凭借检测者的经验估计零件与样板间的间隙值，零件的测量误差在0.1左右，在与机匣装配时，三个级别的叶片与机匣和内环装配后间隙不均匀，超出设计要求间隙范围值，需要更换新的叶片保证间隙要求。经济损失严重，影响了该发动机的整体配套进度。采用该发明的装置测量后叶片测量误差不大于0.01。应用该测量装置测量的十几台叶片在装机后未发生装配间隙超差现象，并且该测量装置已经在其他机种压气机叶片的检测中得到了推广。

Claims (10)

1.一种整流叶片叶身端面位置测量装置，其特征在于，包括分别用于对整流叶片的上轴颈(2)和下轴颈(5)进行定位的第一定位V型块(11)和第二定位V型块(14)，所述第一定位V型块(11)和第二定位V型块(14)用于限制整流叶片X、Y、Z方向的偏移及绕Y、Z方向的扭转，还包括用于限制整流叶片绕X方向扭转的定位装置；
第一定位V型块(11)和第二定位V型块(14)的外侧分别设置有上轴颈侧叶身端面限位块(17)和下轴颈侧叶身端面限位块(18)，上轴颈侧叶身端面限位块(17)和下轴颈侧叶身端面限位块(18)上分别配合连接有第一表架(8)和第二表架(15)，所述第一表架(8)和第二表架(15)能够分别沿上轴颈侧叶身端面限位块(17)和下轴颈侧叶身端面限位块(18)滑动，第一表架(8)和第二表架(15)上侧分别连接有用于对上轴颈侧叶身端面(3)和下轴径侧叶身端面(4)进行测量的百分表，上轴颈侧叶身端面限位块(17)和下轴颈侧叶身端面限位块(18)之间设置有上轴颈侧叶身端面对表件(12)和下轴颈侧叶身端面对表件(13)。
2.根据权利要求1所述的一种整流叶片叶身端面位置测量装置，其特征在于，当整流叶片上轴颈(2)一侧设置有安装扁(1)时，所述定位装置采用设置在第一定位V型块(11)和上轴颈侧叶身端面限位块(17)之间的上轴颈定位装置(10)。
3.根据权利要求2所述的一种整流叶片叶身端面位置测量装置，其特征在于，所述上轴颈定位装置(10)包括上轴颈定位支架，上轴颈定位支架上活动连接有用于对安装扁(1)进行定位的U型定位块(3-2)，所述U型定位块(3-2)通过上轴颈定位限位螺钉(3-1)锁紧。
4.根据权利要求1所述的一种整流叶片叶身端面位置测量装置，其特征在于，当整流叶片外侧设置有圆形封包盒(6)时，所述定位装置采用设置在第一定位V型块(11)和第二定位V型块(14)之间的角向定位装置(16)，所述角向定位装置(16)设置在与第一定位V型块(11)和第二定位V型块(14)之间连线垂直的直线上。
5.根据权利要求4所述的一种整流叶片叶身端面位置测量装置，其特征在于，所述角向定位装置(16)包括角向定位支架，角向定位支架的上部活动连接有用于限制整流叶片绕X方向扭转的角向定位块(9-1)，所述角向定位块(9-1)通过角向定位限位螺钉(9-3)锁紧，角向定位支架的中部设置有用于顶紧圆形封包盒(6)的压紧螺钉(9-2)。
6.根据权利要求5所述的一种整流叶片叶身端面位置测量装置，其特征在于，所述角向定位块(9-1)与圆形封包盒(6)上的三角定位面(7)配合连接。
7.根据权利要求1所述的一种整流叶片叶身端面位置测量装置，其特征在于，所述第一表架(8)和第二表架(15)均包括限位底板(20)，限位底板(20)上侧设置有支撑杆，支撑杆上通过连接件连接有百分表，限位底板(20)底部对称设置有用于沿上轴颈侧叶身端面限位块(17)和下轴颈侧叶身端面限位块(18)滑动的第一限位销(19)和第二限位销(21)。
8.根据权利要求1所述的一种整流叶片叶身端面位置测量装置，其特征在于，所述第一定位V型块(11)、第二定位V型块(14)、定位装置、上轴颈侧叶身端面限位块(17)、下轴颈侧叶身端面限位块(18)、上轴颈侧叶身端面对表件(12)和下轴颈侧叶身端面对表件(13)均设置在底座(9)上。
9.根据权利要求8所述的一种整流叶片叶身端面位置测量装置，其特征在于，所述底座(9)的两侧设置有把手。
10.一种整流叶片叶身端面位置测量方法，采用权利要求1-9任一项所述的一种整流叶片叶身端面位置测量装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、装夹：将发动机整流叶片上轴颈(2)和下轴颈(5)分别贴紧第一定位V型块(11)和第二定位V型块(14)，限制发动机整流叶片X、Y、Z方向的偏移及绕Y、Z方向的扭转，然后通过定位装置限制发动机整流叶片绕X方向的扭转；
步骤二、对表：将百分表分别固定在第一表架(8)和第二表架(15)上，将第一表架(8)上的第一限位销(19)和第二限位销(21)贴紧上轴颈侧叶身端面限位块(17)，将第二表架(15)上的第一限位销(19)和第二限位销(21)贴紧下轴颈侧叶身端面限位块(18)，两个百分表分别与上轴颈侧叶身端面对表件(12)与下轴颈侧叶身端面对表件(13)上对表为零；
步骤三、测量：第一表架(8)和第二表架(15)上的第一限位销(19)和第二限位销(21)分别贴紧并沿着上轴颈侧叶身端面限位块(17)与下轴颈侧叶身端面限位块(18)移动，百分表上的读表值则是整流叶片的叶身端面各个点位置尺寸与理论值的差值。
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