CN112254606A - 一种测量转子叶尖径向尺寸的测具及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空发动机制造领域，具体涉及一种测量转子叶尖径向尺寸的测具及测量方法。该测具包括一个指示表、测量架和标准对比件；测量架包括：左支板和右支板、上横梁和下横梁、左V型块和右V型块、多个测量位置调整架、安装在测量位置调整架的指示表安装架固定段；测量位置调整架的个数与标准对比件的模拟叶尖级数相同；标准对比件具有与被测转子组件相似结构，对比件至少有一级叶盘模拟盘,叶盘模拟盘为圆盘或扇形结构，叶盘模拟盘左右两侧至少有一个基准外圆，叶盘模拟盘的左侧或右侧至少有一处轴向基准,叶盘模拟盘的模拟叶尖与被测叶尖具有一致的理论角度；标准对比件用于在测量被测转子组件之前，对指示表进行校对。

Description

一种测量转子叶尖径向尺寸的测具及测量方法
技术领域
本发明属于航空发动机制造领域，具体涉及一种测量转子叶尖径向尺寸的测具及测量方法。
背景技术
转子是航空发动机的重要组成部分，根据组成转子的叶盘数量可分为单级转子和多级转子。在航空发动转子叶尖径向尺寸加工过程中，由于转子叶片具有叶尖实面较窄、叶片与叶片间存在空隙属非连续面、部分叶盘的叶片呈非对称结构、叶尖带锥角等特点，导致常规的量仪方法无法对其进行测量，只能采用坐标测量机等设备进行测量。坐标测量机等设备建设成本高，检测效率低，对检测环境、人员等也有较高要求且不便于实现在转子加工过程中在线测量，故如何设计一款测量精准、高效、稳定、低成本且适于现场在线测量的专用测具是行业始终探索的课题之一。
发明内容
本发明的目的是：
提出一种测量转子叶尖直径尺寸的测具及测量方法，以便解决转子组件叶尖径向尺寸在加工过程中的检测难题，减少转子叶尖尺寸测量对大型精密设备的依赖，实现转子叶尖在加工过程中精准、高效、稳定、低成本测量，以实现提高检测效率，降低检测成本。
本发明的技术方案是：
本发明提供一种测量转子叶尖径向尺寸的测具，包括一个指示表，还包括：测量架和标准对比件；
测量架包括：左支板1和右支板2、上横梁3和下横梁4、左V型块7和右V型块8、多个测量位置调整架11、安装在测量位置调整架11的指示表安装架固定段12；测量位置调整架11的个数与标准对比件的模拟叶尖级数相同。
其中，左支板1和右支板2之间通过上横梁3和下横梁4固连，上横梁3和下横梁4平行；左V型块7安装在左支板1底部，右V型块8安装在右支板2底部；左V型块7和右V型块8上的V型角角度相等或不等；测量位置调整架11套接在下横梁4，测量位置调整架11未锁紧时，能在下横梁4上滑动和绕下横梁4旋转，以便于将测量位置调整架移动到被测转子组件的待测叶尖正上方，并使指示表15测量线指向被测叶盘圆心；指示表安装架固定段12与指示表安装架旋转段13之间间隙配合，指示表安装架旋转段13未锁紧时，绕固定段轴线旋转，使得指示表测量线与被测叶尖的端面垂直；指示表位于下横梁4的侧面，用于指示表轴线与被测叶尖的端面垂直时，测量待测叶尖的径向尺寸；
标准对比件具有与被测转子组件相似结构，对比件至少有一级叶盘模拟盘20,叶盘模拟盘20为圆盘或扇形结构，叶盘模拟盘20左右两侧至少有一个基准外圆，叶盘模拟盘20的左侧或右侧至少有一处轴向基准,叶盘模拟盘20的模拟叶尖与被测叶尖具有一致的理论角度；标准对比件用于在测量被测转子组件之前，对指示表进行校对。
进一步，装置还包括：弧形的角度刻线盘19和角度指针18；
角度刻线盘垂直设置在指示表安装架固定段12上靠近指示表安装架旋转段13的位置；角度指针与指示表安装架旋转段13同步旋转，角度指针指向角度刻线盘的刻度。
进一步，装置还包括：固定段锁紧螺钉14；
固定段锁紧螺钉14用于将测量位置调整架11下端与指示表安装架固定段12连接并锁紧，当固定段锁紧螺钉14未锁紧时，调节指示表安装架固定段12高度，进一步使指示表15测量线指向被测叶盘圆心。
进一步，下横梁4穿过测量位置调整架11上的大孔，呈间隙配合，测量位置调整架11可沿下横梁4滑动和绕下横梁旋转，并在任意位置可通过测量位置调整架锁紧螺钉17锁紧定位。
进一步，固定段锁紧螺钉14穿过测量位置调整架11上的腰形槽与指示表安装架固定段12上的螺纹孔连接，螺钉用于在腰形槽内沿腰形槽中心线方向滑动和沿固定段锁紧螺钉14周向转动，固定段锁紧螺钉14将指示表安装架固定段12锁定于测量位置调整架11上腰形孔任意位置。
进一步，指示表15安装在指示表安装架旋转段13前段的小孔内，并利用指示表锁紧螺钉16锁紧。
本发明提供一种测量转子叶尖径向尺寸的测量方法，应用于测量转子叶尖径向尺寸的测具，包括：
将校对好的测具置于被测转子上，使测量架左V型块7和右V型块8分别置于转子左右两侧的基准外圆上，同时使有轴向基准一侧的V型块内侧与轴向基准贴紧，放置状态与测量架在对比件上的放置状态保持一致；
沿周向调整测具，使指示表的测头与被测叶盘叶尖的外圆面接触，并通过指示表寻找反转点，此时指示表上的示值即是被测尺寸与标准对比件尺寸的差值，从而得出被测叶尖径向尺寸的实际值。
进一步，所述方法还包括：
取下指示表；
将测具置于被测转子上，使测量架左V型块7和右V型块8分别置于转子左右两侧的基准外圆上，同时使有轴向基准一侧的V型块内侧与轴向基准贴紧；
调整指示表安装架旋转段13，使指示表安装架旋转段13下底面与被测叶尖贴平，此时指示表安装架旋转段13上的角度指针18在角度刻线盘19指向的角度刻线读数即为该叶尖与轴线的倾角。
进一步，测具的校对方法包括：
a)安装指示表15：将指示表15安装在指示表安装架旋转段13安装孔内，并用指示表锁紧螺钉16锁紧；
b)调节测量位置：将测量架置于对比件上，使测量架左V型块7和右V型块8分别置于对比件左右两侧的基准外圆上，同时使有轴向基准一侧的V型块内侧与轴向基准贴紧。沿下横梁4左右调整测量位置调整架11，使指示表15的测头位于被测外圆截面上，旋转测量位置调整架11，使指示表15测量线指向被测叶盘圆心，利用测量位置调整架锁紧螺钉17锁紧；
c)调整指示表径向位置：通过指示表安装架固定段12调整指示表，使指示表15测头与对比件的叶盘模拟盘20外圆接触，并进一步使指示表15测量线指向被测叶盘圆心，同时让指示表15指针产生一定范围的旋转，利用固定段锁紧螺钉14锁紧。
d)调整指示表周向位置：当被测转子叶尖端面与被测转子轴线方向角度不为零时，需旋转指示表安装架旋转段13，使指示表15绕指示表安装架固定段12旋转与叶尖相对转子轴线相同的角度，指示表15旋转的角度通过角度指针18和角度刻线盘19确认；
e)调零指示表：调整指示表15读数盘，使读数指针置于读数起始位置。
本发明的优点是：提出一种测量转子叶尖直径尺寸的测具及测量方法，以便解决转子组件叶尖径向尺寸在加工过程中的检测难题，减少转子叶尖尺寸测量对大型精密设备的依赖，实现转子叶尖在加工过程中精准、高效、稳定、低成本测量。
符图说明
图1是本发明的测量架结构示意图。图中，上下左右方向不变，纸内方向为后方，纸外方向为前方；
其中，左支板1、右支板2、上横梁3、下横梁4、上横梁紧固螺帽5、下横梁紧固螺帽6、左V型块7、右V型块8、左精密连接螺钉9、右精密连接螺钉10、测量位置调整架11、指示表安装架旋转段13、固定段锁紧螺钉14、指示表15、角度指针18、角度刻线盘19。
图2是图1中的A-A视图放大图；
其中，指示表安装架固定段12、指示表15、指示表锁紧螺钉16、测量位置调整架锁紧螺钉17、角度指针18、角度刻线盘19。
图3是本发明叶盘模拟盘的结构示意图。
图4是校对示意图。
图5是测量示意图；其中，被测转子示意图21、被测叶盘示意图22。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述，请参阅图1至图5，一种检测转子叶尖直径尺寸的测具，包括一个指示表15，其特征在于：包括测量架和标准对比件；
所述的测量架由左支板1和右支板2、上横梁3和下横梁4、左V型块7和右V型块8、测量位置调整架11、指示表安装架12、左精密连接螺钉9和右精密连接螺钉10、上横梁紧固螺帽5和下横梁紧固螺帽6、测量位置调整架锁紧螺钉13、固定段锁紧螺钉14以及指示表锁紧螺钉16组成。
左支板1和右支板2的前端和中部各有一处大孔，后端内侧有一处凹台，凹台上各有至少2个精密连接螺钉过孔；上横梁3和下横梁4是两根圆棒，圆棒两端有外螺纹；左V型块7和右V型块8上有角度相等或不等的V型角；测量位置调整架11左视图呈三角形结构，三角形的顶端呈圆弧形，圆弧内侧有一处大孔，孔贯穿测量位置调整架左右两侧，三角形底端有一腰形槽，腰形槽贯穿量位置调整架左右两侧；指示表安装架固定段12左视图呈L形结构，L形长边上至少有一处螺纹孔，螺纹孔贯穿指示表安装架固定段12左右两侧，指示表安装架固定段12后端与指示表安装架旋转段13间隙连接；指示表安装架旋转段13未锁紧时，可绕指示表安装架固定段12轴线旋转，指示表安装架旋转段13上有一下孔，小孔贯穿指示表安装架旋转段13上下，用于安装指示表，指示表安装架旋转段13左右两侧至少有一螺纹小孔，用于锁紧指示表。
上横梁3的左右两端分别穿过左支板1和右支板2前端大孔，利用上横梁紧固螺帽5锁紧；下横梁4的左右两端分别穿过左支板1和右支板2中部大孔，利用下横梁紧固螺帽6锁紧；左V型块7安装于左支板1后端内侧凹台内，利用左精密连接螺钉9锁紧；右V型块8安装于右支板2后端内侧凹台内，利用右精密连接螺钉10锁紧；下横梁4穿过测量位置调整架11上的大孔，呈间隙配合，测量位置调整架11可沿下横梁4滑动和绕下横梁旋转，并在任意位置可通过测量位置调整架锁紧螺钉13锁紧定位；固定段锁紧螺钉14穿过测量位置调整架11上的腰形槽与指示表安装架固定段12上的螺纹孔连接，螺钉在腰形槽内可沿腰形槽中心线方向滑动和沿固定段锁紧螺钉14周向转动，固定段锁紧螺钉14可将指示表安装架固定段12锁定于测量位置调整架11上腰形孔任意位置；指示表15安装在指示表安装架旋转段13的小孔内，并利用指示表锁紧螺钉16锁紧；指示表安装架旋转段13与指示表安装架固定段12为间隙配合，未锁紧时指示表安装架旋转段13可绕指示表安装架固定段12轴线旋转；指示表安装架固定段12设置有固定弧形角度盘19，指示表安装架旋转段13上设置有与指示表安装架旋转段13同步旋转的角度指针18，并指向弧形角度盘19。
所述的标准对比件具有与被测转子组件相似结构，对比件至少有一级叶盘模拟盘20,叶盘模拟盘20为圆盘或扇形结构，叶盘模拟盘20左右两侧至少有一个基准外圆，叶盘模拟盘20的左侧或右侧至少有一处轴向基准,叶盘模拟盘20外圆面有与被测叶尖一致的理论角度。
使用上面所述的测具进行转子叶尖径向尺寸测量的方法，其特征在于测量的步骤如下：
1.径向尺寸测量校对
a)安装指示表15：将指示表15安装在指示表安装架旋转段13安装孔内，并用指示表锁紧螺钉16锁紧；
b)调节测量位置：将测量架置于对比件上，使测量架左V型块7和右V型块8分别置于对比件左右两侧的基准外圆上，同时使有轴向基准一侧的V型块内侧与轴向基准贴紧。沿下横梁4左右调整测量位置调整架11，使指示表15的测头位于被测外圆截面上，旋转测量位置调整架11，使指示表15测量线指向被测叶盘圆心，利用测量位置调整架锁紧螺钉17锁紧；
c)调整指示表径向位置：通过指示表安装架固定段12调整指示表，使指示表15测头与对比件的叶盘模拟盘20外圆接触，并进一步使指示表15测量线指向被测叶盘圆心，同时让指示表15指针产生一定范围的旋转，利用指示表安装架固定段锁紧螺钉14锁紧。
d)调整指示表周向位置：当被测转子叶尖端面与被测转子轴线方向角度不为零时，需旋转指示表安装架旋转段13，使指示表15绕指示表安装架固定段12旋转与叶尖相对转子轴线相同的角度，指示表15旋转的角度通过角度指针18和角度刻线盘19确认；
e)调零指示表：调整指示表15读数盘，使读数指针置于读数起始位置。
f)将校对好的测具置于被测转子上，使测量架左V型块7和右V型块8分别置于转子左右两侧的基准外圆上，同时使有轴向基准一侧的V型块内侧与轴向基准贴紧，放置状态与测量架在对比件上的放置状态保持一致；
g)沿周向调整测具，使指示表的测头与被测叶盘叶尖的外圆面接触，并通过指示表寻找反转点，此时指示表上的示值即是被测尺寸与标准对比件尺寸的差值，从而得出被测叶尖径向尺寸的实际值。
2.角度测量：
a)取下指示表15，将测具置于被测转子上，调整指示表安装架旋转段13，使指示表安装架旋转段13下底面与被测叶尖贴平，此时指示表安装架旋转段13上的角度指针18在角度刻线盘19指向的角度刻线读数即为该叶尖与轴线的倾角。

Claims (9)

1.一种测量转子叶尖径向尺寸的测具，包括一个指示表，其特征在于，还包括：测量架和标准对比件；
测量架包括：左支板和右支板、上横梁和下横梁、左V型块和右V型块、多个测量位置调整架、安装在测量位置调整架的指示表安装架固定段；测量位置调整架的个数与标准对比件的模拟叶尖级数相同；
其中，左支板和右支板之间通过上横梁和下横梁固连，上横梁和下横梁平行；左V型块安装在左支板底部，右V型块安装在右支板底部；左V型块和右V型块上的V型角角度相等或不等；测量位置调整架套接在下横梁，测量位置调整架未锁紧时，能在下横梁上滑动和绕下横梁旋转，以便于将测量位置调整架移动到被测转子组件的待测叶尖正上方，并使指示表测量线指向被测叶盘圆心；指示表安装架固定段与指示表安装架旋转段之间间隙配合，指示表安装架旋转段未锁紧时，绕固定段轴线旋转，使得指示表测量线与被测叶尖的端面垂直；指示表位于下横梁的侧面，用于指示表轴线与被测叶尖的端面垂直时，测量待测叶尖的径向尺寸；
标准对比件具有与被测转子组件相似结构，对比件至少有一级叶盘模拟盘,叶盘模拟盘为圆盘或扇形结构，叶盘模拟盘左右两侧至少有一个基准外圆，叶盘模拟盘的左侧或右侧至少有一处轴向基准,叶盘模拟盘的模拟叶尖与被测叶尖具有一致的理论角度；标准对比件用于在测量被测转子组件之前，对指示表进行校对。
2.根据权利要求1所述的测具，其特征在于，还包括：弧形的角度刻线盘和角度指针；
角度刻线盘垂直设置在指示表安装架固定段上靠近指示表安装架旋转段的位置；角度指针与指示表安装架旋转段同步旋转，角度指针指向角度刻线盘的刻度。
3.根据权利要求1所述的测具，其特征在于，装置还包括：固定段锁紧螺钉；
固定段锁紧螺钉用于将测量位置调整架下端与指示表安装架固定段连接并锁紧，当固定段锁紧螺钉未锁紧时，调节指示表安装架固定段高度，进一步使指示表测量线指向被测叶盘圆心。
4.根据权利要求2所述的测具，其特征在于，下横梁穿过测量位置调整架上的大孔，呈间隙配合，测量位置调整架可沿下横梁滑动和绕下横梁旋转，并在任意位置可通过测量位置调整架锁紧螺钉锁紧定位。
5.根据权利要求3所述的测具，其特征在于，固定段锁紧螺钉穿过测量位置调整架上的腰形槽与指示表安装架上的螺纹孔连接，螺钉用于在腰形槽内沿腰形槽中心线方向滑动和沿固定段锁紧螺钉周向转动，固定段锁紧螺钉将指示表安装架锁定于测量位置调整架上腰形孔任意位置。
6.根据权利要求5所述的测具，其特征在于，指示表安装在指示表安装架前段的小孔内，并利用指示表锁紧螺钉锁紧。
7.一种测量转子叶尖径向尺寸的测量方法，其特征在于，应用于测量转子叶尖径向尺寸的测具，包括：
将校对好的测具置于被测转子上，使测量架左V型块和右V型块分别置于转子左右两侧的基准外圆上，同时使有轴向基准一侧的V型块内侧与轴向基准贴紧，放置状态与测量架在对比件上的放置状态保持一致；
沿周向调整测具，使指示表的测头与被测叶盘叶尖的外圆面接触，并通过指示表寻找反转点，此时指示表上的示值即是被测尺寸与标准对比件尺寸的差值，从而得出被测叶尖径向尺寸的实际值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
取下指示表；
将测具置于被测转子上，使测量架左V型块和右V型块分别置于转子左右两侧的基准外圆上，同时使有轴向基准一侧的V型块内侧与轴向基准贴紧；
调整指示表安装架旋转段，使指示表安装架旋转段下底面与被测叶尖贴平，此时指示表安装架旋转段上的角度指针在角度刻线盘指向的角度刻线读数即为该叶尖与轴线的倾角。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，测具的校对方法包括：
a)安装指示表：将指示表安装在指示表安装架旋转段安装孔内，并用指示表锁紧螺钉锁紧；
b)调节测量位置：将测量架置于对比件上，使测量架左V型块和右V型块分别置于对比件左右两侧的基准外圆上，同时使有轴向基准一侧的V型块内侧与轴向基准贴紧；沿下横梁左右调整测量位置调整架，使指示表的测头位于被测外圆截面上；旋转测量位置调整架，使指示表测量线指向被测叶盘圆心，利用测量位置调整架锁紧螺钉锁紧；
c)调整指示表径向位置：通过指示表安装架固定段调整指示表，使指示表测头与对比件的叶盘模拟盘外圆接触，并进一步使指示表测量线指向被测叶盘圆心，同时让指示表指针产生一定范围的旋转，利用指示表安装架固定段锁紧螺钉锁紧；
d)调整指示表周向位置：当被测转子叶尖端面与被测转子轴线方向角度不为零时，需旋转指示表安装架旋转段，使指示表绕指示表安装架固定段旋转与叶尖相对转子轴线相同的角度，指示表旋转的角度通过角度指针和角度刻线盘确认；
e)调零指示表：调整指示表读数盘，使读数指针置于读数起始位置。
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