CN113280712A - 一种叶片弦长的精确测量工装及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种叶片弦长的精确测量工装及使用方法，包括测量主尺和固定在测量主尺一端的测量爪，测量爪上相向设置有两个定位块，定位块与测量主尺平行设置，所述定位块设置在测量爪靠近所述测量主尺的一端，所述两个定位块下表面处于同一水平面；或所述定位块设置在测量爪远离所述测量主尺的一端，所述两个定位块上表面处于同一水平面。本发明的测量工装针对不同结构的叶片将定位块设置在不同位置，实现不同结构的叶片弦长的准确测量，结构简单，可复制性强，对于涡轮叶片弦长的控制具备极强的推广性。

Description

一种叶片弦长的精确测量工装及使用方法

技术领域

本发明属于熔模精密铸造涡轮叶片检测技术领域，具体涉及一种叶片弦长的精确测量工装及使用方法，特别是涉及一种精确测定扭度较大叶片弦长的方法。

背景技术

涡轮叶片作为航空发动机重要组成零部件，其质量将在很大程度上对发动机安全性及稳定性构成影响。因此，国内外飞机发动机生产单位在叶片生产过程中均采用诸多控制指标对其综合质量进行严格把控，其中叶片弦长便是一个需要主要把控的参数。生产过程中通常采用游标卡尺直接对叶片各截面进行测量，选取最大值测量值作为该测量叶片截面弦长。但是随着航空发动机制造技术的不断进步，涡轮叶片的结构越来越复杂，而且部分叶片的扭度也逐渐增大。面对扭度较大叶片的弦长测量，使用传统的游标卡尺使用方法，由于缺乏对待侧叶片有效的定位，导致测量位置出现偏差，从而导致叶片弦长测量值与实际值之间存在较大误差。进而对零件后续进、排气边打磨抛修及相关加工产生误导，造成最终加工生产的叶片出现弦长尺寸严重偏差，严重影响叶片喉道面积等参数，进而对发动机的性能造成一定影响。

实用新型专利CN201320709483.3中提出了一种用于检测叶片弦长的测量装置。该测量装置结构较为复杂，在检测过程中需要选择标准叶片作为参考，无法直接得出待测叶片尺寸，测量过程也较为复杂，不便于生产过程中大批量叶片弦长的检测，且对基准叶片要求也较高，当基准叶片弦长尺寸出现偏差将造成不可避免的测量误差。发明专利CN201410625485.3提出了一种静子叶片多截面弦长检测装置。测量过程将测量爪与静子叶片贴合，通过旋转静子叶片，测量其最大尺寸作为弦长测量值，该装置虽然操作便捷但依然不适用于扭度较大的叶片弦长测量，且无法满足多联叶片弦长尺寸检测。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种叶片弦长的精确测量工装及使用方法，能够方便、准确的测量出叶片弦长，尤其可以准确测量扭度较大叶片及多联叶片的弦长尺寸。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种叶片弦长的精确测量工装，包括测量主尺和固定在测量主尺一端的测量爪，测量爪上相向设置有两个定位块，定位块与测量主尺平行设置，所述定位块设置在测量爪靠近所述测量主尺的一端，所述两个定位块下表面处于同一水平面；或所述定位块设置在测量爪远离所述测量主尺的一端，所述两个定位块上表面处于同一水平面。

进一步的，当定位块设置在测量爪靠近所述测量主尺的一端时，测量爪有效测量区域长度大于叶片前缘定位点至前缘检测点的法向距离，所述定位块上端与测量主尺之间的距离为 10mm-15mm，所述定位块的高度为10mm-15mm。

进一步的，定位块包括前定位块和后定位块，当进行单个叶片叶盆方向第一个叶片弦长检测时，前定位块的长大于叶片前缘定位点至前缘检测点的轴向距离，后定位块的长大于叶片尾缘半径；当进行多联叶片叶盆方向第一个叶片弦长检测时，测量爪的有效测量区长度大于多联叶片叶盆方向首个叶片前缘至第二个叶片前缘之间的法向距离。

进一步的，当定位块设置在测量爪远离所述测量主尺的一端时，所述测量爪有效测量区与测量主尺之间的距离为10mm-15mm。

进一步的，定位块包括前定位块和后定位块，当进行多联叶片叶背方向第一个叶片弦长检测时，前定位块的长大于叶片前缘定位点至前缘检测点的轴向距离，后定位块的长大于叶片尾缘半径，前定位块和后定位块的高度均小于两叶片之间最小法向距离；测量爪有效量区长度大于叶片前、尾缘定位点公切线至叶背最高点的法向距离。

进一步的，测量爪包括前测量爪和后测量爪，其中前测量爪固定在测量主尺上，后测量爪上部与盖板连接，盖板套设在测量主尺上用于实现后测量爪的滑动，前测量爪上设置前定位块，后测量爪上设置后定位块。

进一步的，所述测量爪的有效测量区和定位块的定位面均设计为刃面结构。

本发明还提供一种叶片弦长的精确测量工装的使用方法，具体步骤如下：

S1选择与待检测叶片匹配的测量工装，检查测量工装是否精确，将测量爪合拢后确保测量读数与两个定位块的长度之和相等；

S2使用与待测叶片相配套的截面划线样板对叶片各待测截面进行截面划线标记处理；

S3打开测量爪，将待测叶片置于待测区域，对待测叶片进行定位，合拢测量爪，确保叶片待测截面的截面线与测量爪的有效测量区、定位块的端面相切；

S4参照的游标卡尺的使用方法准确测出叶片各待测截面的弦长尺寸。

进一步的，步骤S1中，测量单个叶片或多联叶片叶盆方向第一个叶片弦长时使用定位块设置在测量爪靠近所述测量主尺的一端的测量工装。

进一步的，步骤S1中，测量多联叶片叶背侧第一个叶片弦长时使用定位块设置在测量爪远离所述测量主尺的一端的测量工装。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供一种叶片弦长的精确测量工装，在测量爪上设置定位块，便于对涡轮叶片进行定位，并且严格控制测量爪有效测量区和定位块尺寸，针对不同结构的叶片将定位块设置在不同位置，实现不同结构的叶片弦长的准确测量，本发明的测量工装，结构简单，可复制性强，对于涡轮叶片弦长的控制具备极强的推广性。

本发明提供一种叶片弦长的精确测量工装的使用方法也较为简便，可操作性强，有效的弥补了采用常规测量工具，使用方法在测量扭度较大叶片弦长时误差较大的不足。

附图说明

图1为叶片尺寸说明图；

图2为用于叶片弦长检测的工装设计结构；

图3为用于多联叶片叶背第一个叶片弦长检测的工装结构；

图4为本工装检测工作叶片弦长的示意图；

图5为本工装检测多联叶片叶盆方向第一个叶片弦长的示意图；

图6为本工装检测多联叶片叶背方向第一个叶片弦长的示意图；

附图中：1-测量主尺，2-测量爪，21-前测量爪，22-后测量爪，3-盖板，4-紧固螺钉，5- 盖板固定螺钉，6-后止定位螺钉，7-定位块，71-前定位块，72-后定位块，8待测叶片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明提供一种叶片弦长的精确测量工装，该种工装主要由测量主尺1、测量爪2、盖板3、紧固螺钉4、盖板固定螺钉5、后止定位螺钉6、定位块7共计7部分组成，其中：

测量主尺1一端的下端面设置有测量爪2，测量爪2包括前测量爪21和后测量爪22，其中后测量爪22上部通过盖板固定螺钉5固定有盖板3，盖板3套设在测量主尺1上与测量主尺1实现滑动连接；

优选的，盖板3上设置有紧固螺钉4，其用途为在测量过程中实现测量主尺1与盖板3相对位置的固定，便于精确出测量叶片弦长数据。

优选的，测量主尺1尾端还设定有后止定位螺钉6，其用途为防止盖板3脱离测量主尺1。

此外，为实现在测量过程中对叶片进行有效的定位，保证叶片弦长测量的准确性，特别在在测量爪2上相向设置有两个定位块7，定位块7可设置在测量爪2靠近测量主尺1的一端，也可设置在测量爪2的爪尖一端，两个定位块7位于同一水平。

优选的，前测量爪21上设置有前定位块71，后测量爪22上设置有后定位块72，前定位块71和后定位块72的定位平面与测量主尺1平行；

优选的，当定位块7设置在测量爪2靠近测量主尺1的一端时，前定位块71和后定位块 72的下定位面与测量主尺1平行；

优选的，当定位块7设置在测量爪2的爪尖一端时，前定位块71和后定位块72的上定位面与测量主尺1平行；

优选的，测量爪2的有效测量区和定位块7的定位面均设计为刃面结构，确保测量过程中测量工装能够与叶片待测截面相切合。

本发明测量工装的测量爪2和定位块7的主要结构和参数具体设计如下：

1.适用于工作叶片和多联叶片叶盆方向第一个叶片弦长测量的工装结构设计

在测量单个叶片或多联叶片叶盆方向首个叶片弦长时，为方便测量，采用定位块7下端定位的方式进行叶片弦长测量，工装结构如图2所示。定位块7上端与测量主尺1之间的距离 L4保持10mm-15mm；为了保证定位块7在使用过程中不发生弯曲变形，保证定位的准确性，定位块7的高度D设定为10mm-15mm；两定位块7的宽度依据待测叶片8结构进行有效设定，前定位块长L1需要满足L1>A1，后定位块长L2需要满足L2>R；测量爪2有效测量区域长度为L3，此有效测量区长度需要大于叶片前缘定位点至前缘检测点的法向距离，即L3>A2；如图5所示，当检测多联叶片时为防止触碰到第二个叶片，要求L3＜D1；前定位块71和后定位块72的下定位面需要保持平齐，且与测量主尺1平行，并将测量爪2测量区域和定位块7下定位面加工为刃面结构。

其中，L1为前定位块长，L2为后定位块长，L3为测量爪有效测量区长度，L4为定位区或有效测量区距离主尺的距离；D为定位块高度，D1为多联叶片叶盆方向首个叶片前缘至第二个叶片前缘之间的法向距离，D2为多联叶片叶背方向首个叶片前缘尾缘公切线距离第二个叶片的法向距离。

如图1所示，A1为叶片前缘定位点至前缘检测点的轴向距离；A2为叶片前缘定位点至前缘检测点的法向距离；H为叶片前、尾缘定位点公切线至叶背最高点的法向距离，B1为叶片实际弦长，B2为叶片前缘到尾缘的最大值，r为叶片尾缘半径。

2.适用于多联叶片叶背方向第一个叶片弦长测量的工装结构设计

在测量多联叶片页背方向首个叶片弦长时，由于多联叶片结构影响，定位块7下端定位测量的方式便不再适用，此时采用定位块7上端定位对叶片进行弦长测量，工装结构如图3所示。测量爪2有效测量区与测量主尺之间的距离L4保持10mm-15mm；检测如图6所示，此结构中在保证定位块7在使用过程中不发生弯曲变形的前提下还需要满足定位块7的高度D小于两叶片之间最小法向距离D2，即D<D2；前定位块71长L1需要满足L1>A1，后定位块72 长L2需要满足L2>R；测量爪2有效量区长度L3需要大于叶片前、尾缘定位点公切线至叶背最高点的法向距离，即L3>H；前定位块71和后定位块72的上定位面需要保持平齐，且平行于测量主尺1，并将测量爪2测量区域和定位块7上定位面加工为刃面结构。

本发明的测量工装在测量叶片弦长时，主要通过测量爪2上的定位块7对待检测叶片进行准确定位，使得叶片前缘和尾缘的公切线与测量主尺1保持严格平行，进而能够准确测量出叶片各待测截面的实际弦长尺寸，具体测量步骤如下：

1.选择与待检测叶片匹配的测量工装(单个叶片及多联叶片叶盆侧第一个叶片弦长测量参考图2结构设计测量工装；多联叶片叶背侧第一个叶片弦长测量参考图3设计测量工装)，检查测量工装是否精确，将测量爪2合拢后确保测量读数L0与前定位块71和后定位块72长度之和保持一致，L0＝L1+L2。且前定位块71和后定位块72的定位面保持平齐并与测量主尺1 保持平行。

2.使用与待测叶片8相配套的截面划线样板对叶片各待测截面进行截面划线标记处理。

3.后测量爪22向右滑动，打开测量爪2，将待测叶片8置于待测区域，针对不同类型的待测叶片8按相应的检测图示进行定位，后测量副尺22向右滑动向左移动，合拢测量爪2，确保叶片待测截面的截面线与测量爪2相切合。

4.参照的游标卡尺的使用方法准确测出叶片各待测截面的弦长尺寸。

实施例1：以某工作叶片弦长的准确测量为例

经过对该工作叶片尺寸进行分析发现该叶片弦长前缘检测点至前缘盆侧最高点的轴向距离A1为4mm，叶片尾缘半径r为0.6mm，叶片弦长前缘检测点至前缘盆侧最高点的法向距离 A2为12mm；结合叶片尺寸和图2所示的工装结构进行尺寸设计，定位块7上端与测量主尺1 之间的距离L4取10mm，前定位块71长度尺寸L1设计为15mm，后定位块72长度尺寸L2设计为10mm，定位块7高度D设计为12mm，测量爪2有效测量区长度L3设计为40mm；结构按照1:1绘制出工装各部分三维立体造型，并加工组装，制备出测量工装(该工装适用于 A1<15mm，r<10mm，A2<40mm，弦长尺寸大于25mm的工作叶片弦长检测)。按照上述叶片弦长测量步骤，并结合图4所示，采用定位块下端定位的定位方式，对该叶片某截面进行弦长准确测量，测得某截面弦长为46.82mm。

实施例2：以某双联叶片叶盆方向首个叶片弦长的测量为例

双联或多联叶片逐渐成为叶片未来生产加工的主要产品，但是由于其结构较为复杂，导致叶片尺寸测量更加不便。本实施例介绍了某双联叶片叶盆方向叶片弦长的使用方法，分析该叶片弦长前缘检测点至前缘盆侧最高点的轴向距离A1为5mm，叶片尾缘半径r为1mm，叶片弦长前缘检测点至前缘盆侧最高点的法向距离A2为10mm，两叶片前缘之间的法向距离为D1 为32mm，结合叶片尺寸对该测量工装的结构尺寸进行设计，定位块7上端与测量主尺之间的距离L4取12mm，前定位块长度尺寸L1设计为10mm，后定位块长度尺寸L2设计为5mm，定位块高度D设计为15mm，测量爪有效测量区L3长度设计为20mm；结合图2的工装结构，按照1:1绘制出工装各部分三维立体造型，并加工组装，制备出测量工装(该工装适用于 A1<10mm，r<5mm，A2<20mm，D1>20mm，弦长尺寸大于>15mm的多联叶片叶盆方向首个叶片的弦长)。按照所介绍的叶片弦长测量步骤，并结合图5所示，采用定位块下端定位的定位方式，对该双叶片叶盆方向首个叶片截面弦长进行准确测量，测得该叶片某截面弦长尺寸为74.28mm。

实施例3:以某三联叶片叶背方向首个叶片弦长的测量为例

双联或多联叶片叶盆方向首个叶片的弦长可以通过实施例2所示方法进行测量，但其叶背方向叶片测量则依然存在限制，本实施例以某三联叶片叶背方向首个叶片弦长测量为例，介绍多联叶片叶背方向首个叶片弦长的使用方法。该三联叶片叶背方向首个叶片前缘定位点至前缘检测点的轴向距离A1为3mm，叶片尾缘半径r为0.5mm，叶片前、尾缘定位点公切线至叶背最高点的法向距离H为12mm，其叶背方向首个叶片前缘尾缘公切线距离第二个叶片的法向距离D2为15mm，结合叶片相关尺寸及图3所示工装结构进行工装设计，测量爪2有效测量区上端与测量主尺1之间的距离L4取15mm，前定位块长度尺寸L1设计为10mm，后定位块长度尺寸L2设计为5mm，定位块高度D设计为10mm，测量爪有效测量区长度L3设计为50mm；并按照1:1绘制出工装各部分三维立体造型，进行加工组装，制备出测量工装(该工装适用于 A1<10mm，r<5mm，H<50mm，D2>10mm，弦长尺寸大于15mm的多联叶片的叶背方向首个叶片弦长检测)。按照所介绍的叶片弦长测量步骤，结合图6所示，采用定位块上端定位的定位方式，对该三联叶片进行弦长准确测量，测得某截面弦长尺寸为43.54mm。

Claims (10)

1.一种叶片弦长的精确测量工装，其特征在于，包括测量主尺(1)和固定在测量主尺(1)一端的测量爪(2)，测量爪(2)上相向设置有两个定位块(7)，定位块(7)与测量主尺(1)平行设置，所述定位块(7)设置在测量爪(2)靠近所述测量主尺(1)的一端，所述两个定位块(7)下表面处于同一水平面；或所述定位块(7)设置在测量爪(2)远离所述测量主尺(1)的一端，所述两个定位块(7)上表面处于同一水平面。

2.根据权利要求1所述的一种叶片弦长的精确测量工装，其特征在于，当定位块(7)设置在测量爪(2)靠近所述测量主尺(1)的一端时，测量爪(2)有效测量区域长度大于叶片前缘定位点至前缘检测点的法向距离，所述定位块(7)上端与测量主尺(1)之间的距离为10mm-15mm，所述定位块(7)的高度为10mm-15mm。

3.根据权利要求2所述的一种叶片弦长的精确测量工装，其特征在于，定位块(7)包括前定位块(71)和后定位块(72)，当进行单个叶片叶盆方向第一个叶片弦长检测时，前定位块(71)的长大于叶片前缘定位点至前缘检测点的轴向距离，后定位块(72)的长大于叶片尾缘半径；当进行多联叶片叶盆方向第一个叶片弦长检测时，测量爪(2)的有效测量区长度大于多联叶片叶盆方向首个叶片前缘至第二个叶片前缘之间的法向距离。

4.根据权利要求1所述的一种叶片弦长的精确测量工装，其特征在于，当定位块(7)设置在测量爪(2)远离所述测量主尺(1)的一端时，所述测量爪(2)有效测量区与测量主尺之间的距离为10mm-15mm。

5.根据权利要求4所述的一种叶片弦长的精确测量工装，其特征在于，定位块(7)包括前定位块(71)和后定位块(72)，当进行多联叶片叶背方向第一个叶片弦长检测时，前定位块(71)的长大于叶片前缘定位点至前缘检测点的轴向距离，后定位块(72)的长大于叶片尾缘半径，前定位块(71)和后定位块(72)的高度均小于两叶片之间最小法向距离；测量爪(2)有效量区长度大于叶片前、尾缘定位点公切线至叶背最高点的法向距离。

6.根据权利要求1所述的一种叶片弦长的精确测量工装，其特征在于，测量爪(2)包括前测量爪(21)和后测量爪(22)，其中前测量爪(21)固定在测量主尺(1)上，后测量爪(22)上部与盖板(3)连接，盖板(3)套设在测量主尺(1)上用于实现后测量爪(22)的滑动，前测量爪(21)上设置前定位块(71)，后测量爪(22)上设置后定位块(72)。

7.根据权利要求1所述的一种叶片弦长的精确测量工装，其特征在于，所述测量爪(2)的有效测量区和定位块(7)的定位面均设计为刃面结构。

8.权利要求1所述的一种叶片弦长的精确测量工装的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1选择与待检测叶片匹配的测量工装，检查测量工装是否精确，将测量爪(2)合拢后确保测量读数与两个定位块(7)的长度之和相等；

S2使用与待测叶片(8)相配套的截面划线样板对叶片各待测截面进行截面划线标记处理；

S3打开测量爪(2)，将待测叶片(8)置于待测区域，对待测叶片(8)进行定位，合拢测量爪(2)，确保叶片待测截面的截面线与测量爪(2)的有效测量区、定位块(7)的端面相切；

S4参照的游标卡尺的使用方法准确测出叶片各待测截面的弦长尺寸。

9.根据权利要求8所述的一种叶片弦长的精确测量工装的使用方法，其特征在于，步骤S1中，测量单个叶片或多联叶片叶盆方向第一个叶片弦长时使用定位块(7)设置在测量爪(2)靠近所述测量主尺(1)的一端的测量工装。

10.根据权利要求8所述的一种叶片弦长的精确测量工装的使用方法，其特征在于，步骤S1中，测量多联叶片叶背侧第一个叶片弦长时使用定位块(7)设置在测量爪(2)远离所述测量主尺(1)的一端的测量工装。

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