CN114087949A - 一种用于叶片榫齿齿宽测量的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于叶片榫齿齿宽测量的装置，包括固定压紧装置、带杆量球、滑动测量装置、测量底座、对表装置、装表装置以及装置底座，本发明使用固定装置结合千分表以及带杆量球等装置进行榫齿的齿宽测量，提供了一种操作简便，能够快速、高效、精准测量压气机转子叶片、涡轮转子叶片榫齿齿宽的测量装置。与工艺换算替代测量法和三坐标扫描拟合对比测量法相比，本发明的装置结构简单，成本低，测量效率高，能够能够快速、高效、精准测量，同时应用范围广，可测量圆弧榫齿、燕尾型直榫齿、纵树型榫齿的叶片，此外通用性强，测量球头可更换、可调整，可根据测量尺寸不同定制不同测量球头。

Description

一种用于叶片榫齿齿宽测量的装置

技术领域

本发明数据航空发动机零部件检测技术领域，具体涉及一种用于叶片榫齿齿宽测量的装置。

背景技术

压气机转子叶片、涡轮转子叶片为航空发动机及燃机轮机的核心零部件，主要用于压缩空气和燃气做功。压气机转子叶片、涡轮转子叶片一般由榫头、叶身、缘板组成，其中榫头一般为纵树型(图19)、燕尾型直榫齿(图18)或圆弧榫齿(图17)几何结构。通常，榫齿为叶片设计基准、工艺基准、测量基准以及装配基准，故叶片榫齿齿宽尺寸特性在设计图纸要求上精度高，可达到0.004～0.02mm。

目前，叶片榫齿齿宽尺寸检测常用方法有两种上：一种是工艺换算替代测量法；一种是三坐标扫描对比测量法。工艺换算替代测量法是工艺进行换算，其换算方法及检量原理：直榫齿采用专用或标准的量棒，圆弧榫齿采用专用或标准的量球，与相对应榫齿槽工作面相切，用长度量具检测相对应榫齿相切量棒或量球的宽度尺寸，其测量尺寸合格即代表榫齿宽度尺寸合格。由于量棒或量球为人手夹持，存在检测尺寸波动大、操作不方便、检测效率低、成本高、标准球太小不易保管容易丢失等问题，具体见图14-15。三坐标扫描对比测量法是采用三坐标扫描榫齿轮廓，扫描实测轮廓与理论模型轮廓对比分析(见图16)。但受测针大小影响，榫齿槽R太小会存在不同程度的干涉，有一定的局限性，甚至无法检测，检测效率低，适用范围小，不适于批量生产。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于叶片榫齿齿宽测量的装置。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种用于叶片榫齿齿宽测量的装置，包括固定压紧装置、带杆量球、滑动测量装置、测量底座、对表装置、装表装置以及装置底座，所述测量底座、固定压紧装置以及装表装置均固定安装于装置底座上，其中固定压紧装置紧靠于测量底座左侧安装，所述装表装置设置于固定压紧装置同侧，与固定压紧装置并排排列；所述滑动测量装置设置于测量底座上，与所述固定压紧装置正对；所述对表装置安装于滑动测量装置上，并向外伸出；所述装表装置上设有千分表，千分表的测量端向外伸出，可与对表装置接触；所述带杆量球为三个，其中两个安装于固定压紧装置上，一个安装于滑动测量装置上。

进一步的，所述固定压紧装置包括固定底座、底座下紧固螺钉、固定压块以及底座上紧固螺钉，所述固定底座通过底座下紧固螺钉紧固安装于装置底座上，所述固定压块通过底座上紧固螺钉紧固于固定底座上端，同时底座上紧固螺钉将两个带杆量球紧固于固定底座与固定压块之间。

进一步的，所述滑动测量装置滑动压块、测量滑块与滑动锁紧螺钉，所述测量滑块设置于测量底座上，所述滑动锁紧螺钉将滑动压块紧固于测量滑块上端，同时滑动锁紧螺钉将一个带杆量球紧固于滑动压块与测量滑块之间。

进一步的，所述测量底座为矩形，四角上各设有一个测量紧固螺钉，将测量底座紧固安装于装置底座上。

进一步的，所述对表装置包括对表紧固螺钉与对表杆，所述对表杆安装于滑动测量装置上靠近固定压紧装置的一侧，对表杆向外伸出，可与千分表的检测端相接触；所述对表紧固螺钉穿过对表杆将对表杆与滑动测量装置紧固连接。

进一步的，所述装表装置还包括装表锁紧螺钉、表架以及装表紧固螺钉，所述千分表安装于表架上，并通过装表锁紧螺钉固定锁紧，所述表架通过装表紧固螺钉紧固安装于装置底座上。

进一步的，所述带杆量球所使用的量球为标准量球。

进一步的，所述测量底座上靠近对表装置的一侧设有挡壁，测量底座的挡壁内表面、测量底座的上表面以及固定压紧装置与测量底座的接触面，三者互相垂直。

进一步的，所述固定底座的上端面设有多个并排平行的V形槽，所述固定压块将两个带杆量球固定于V形槽中。

进一步的，所述测量滑块的上端面设有多个并排平行的V形槽，所述滑动压块将一个带杆量球固定于V形槽中。

本发明的有益效果在于：本发明使用固定装置结合千分表以及带杆量球等装置进行榫齿的齿宽测量，提供了一种操作简便，能够快速、高效、精准测量压气机转子叶片、涡轮转子叶片榫齿齿宽的测量装置及使用方法。与工艺换算替代测量法和三坐标扫描拟合对比测量法相比。具有如下优点：

(1)装置结构简单，成本低，测量效率高，；

(2)能够快速、高效、精准测量；

(3)应用范围广，可测量圆弧榫齿、燕尾型直榫齿、纵树型榫齿的叶片；

(4)通用性强，测量球头可更换、可调整，可根据测量尺寸不同定制不同测量球头。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图；

图2是本发明的装置结构正视图；

图3是本发明的装置结构俯视图；

图4是本发明的装置结构左视图；

图5是本发明的装置在进行标准量块校准时的结构示意图；

图6是本发明的带杆量球固定压紧示意图；

图7是本发明的榫齿齿宽测量原理左侧视图；

图8是本发明的榫齿齿宽测量原理正向视图；

图9是本发明的榫齿齿宽测量原理右侧视图；

图10是本发明使用的带杆量球接触叶片榫齿的结构示意图；

图11是本发明的带杆量球结构示意图；

图12是本发明的对表测量原理结构示意图；

图13是本发明图12中Ⅰ处的局部放大图；

图14是当前使用工艺换算替代测量法使用量球的结构原理示意图；

图15是当前使用工艺换算替代测量法使用量棒的结构原理示意图；

图16是当前使用三坐标扫描对比测量法原理示意图；

图17是圆弧榫齿的结构示意图；

图18是燕尾型直榫齿的结构示意图；

图19是纵树型榫齿的结构示意图；

图中：1-固定压紧装置；11-固定底座；12-底座下紧固螺钉；13-固定压块；14-底座上紧固螺钉；2-带杆量球；3-滑动测量装置；31-滑动压块；32-滑动锁紧螺钉；33-测量滑块；4-测量底座；42-测量紧固螺钉；5-对表装置；51-对表紧固螺钉；52-对表杆；6-装表装置；61-装表锁紧螺钉；62-表架；63-装表紧固螺钉；64-千分表；7-装置底座，8-叶片榫齿，9-标准量块。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1-6所示，一种用于叶片榫齿8齿宽测量的装置，包括固定压紧装置1、带杆量球2、滑动测量装置3、测量底座4、对表装置5、装表装置6以及装置底座7，测量底座4、固定压紧装置1以及装表装置6均固定安装于装置底座7上，其中固定压紧装置1紧靠于测量底座4左侧安装，装表装置6设置于固定压紧装置1同侧，与固定压紧装置1并排排列；滑动测量装置3设置于测量底座4上，与固定压紧装置1正对；对表装置5安装于滑动测量装置3上，并向外伸出；装表装置6上设有千分表64，千分表64的测量端向外伸出，可与对表装置5接触；带杆量球2为三个，所使用的量球为标准量球，其中两个安装于固定压紧装置1上，一个安装于滑动测量装置3上。测量底座4为矩形，四角上各设有一个测量紧固螺钉42，将测量底座4紧固安装于装置底座7上。

固定压紧装置1包括固定底座11、底座下紧固螺钉12、固定压块13以及底座上紧固螺钉14，固定底座11通过底座下紧固螺钉12紧固安装于装置底座7上，固定压块13通过底座上紧固螺钉14紧固于固定底座11上端，固定底座11的上端面设有多个并排平行的V形槽，底座上紧固螺钉14将两个带杆量球2紧固于固定底座11与固定压块13之间的V形槽中。

滑动测量装置3滑动压块31、测量滑块33与滑动锁紧螺钉32，测量滑块33设置于测量底座4上，滑动锁紧螺钉32将滑动压块31紧固于测量滑块33上端，测量滑块33的上端面设有多个并排平行的V形槽，滑动锁紧螺钉32将一个带杆量球2紧固于滑动压块31与测量滑块33之间的V形槽中。

对表装置5包括对表紧固螺钉51与对表杆52，对表杆52安装于滑动测量装置3上靠近固定压紧装置1的一侧，对表杆52向外伸出，可与千分表64的检测端相接触；对表紧固螺钉51穿过对表杆52将对表杆52与滑动测量装置3紧固连接。

装表装置6还包括装表锁紧螺钉61、表架62以及装表紧固螺钉63，千分表64安装于表架62上，并通过装表锁紧螺钉61固定锁紧，表架62通过装表紧固螺钉63紧固安装于装置底座7上。

测量底座4上靠近对表装置5的一侧设有挡壁，测量底座4的挡壁内表面、测量底座4的上表面以及固定压紧装置1与测量底座4的接触面，三者互相垂直。

下面就使用本测量装置进行叶片的榫齿齿宽的测量进行进一步解释和说明。

(1)叶片榫齿8齿宽测量原理(如图7-9所示)：用小于标准量球直径的圆柱连接杆连接标准量球(其结构如图10-11所示)，榫齿一侧面采用2个标准量球与齿槽工作面相切，确定一条与齿槽工作面平行的直线，然后在榫齿相对的另一侧标准量球与齿槽工作面相切，即确定了榫齿齿宽测量位置。

(2)设计榫齿齿宽测量装置(如图5所示)，带有固定压紧装置1、对读表装置、千分表64、滑动测量装置3、固定带杆量球2、标准量块9，采用标准量块9对“零”后，滑动测量榫齿齿宽。

(3)对表测量原理(如图12-13所示)，根据零件榫齿尺寸，选择合适尺寸的带杆量球2(保证与工作面、定位面相切，其余部位与被测零件不干涉)，测量截面与竖直方向夹角α为已知理论值(工艺图纸上明确)，设：量球半径为R，那么测量切点至对表的距离d＝R(1-COSα)、榫齿齿宽N＝n+2d＝n+2R(1-COSα)。

具体实施步骤：

步骤一，固定带杆量球2：

将相同直径2个带杆量球2固定装夹在“V”形槽定位面上，定位面设计为连续锯齿“V”形槽，具有限位功能，适应不同尺寸带杆量测量球装夹，并获得不同组合位置测量间距，以适应不长度尺寸的榫齿齿宽测量。A面(固定压紧装置1与测量底座4的接触面)、B面(测量底座4的上表面)和C面(测量底座4的挡壁内表面)为测量的基准平面，固定在装置底座7上，并保证一定平面度和相互垂直精度(见图6)。

将相对应的1个带杆量球2固定装夹在测量滑块33“V”形槽定位面上，带杆量球2装夹在不同“V”形槽定位面上以获得不同测量点，测量滑块33“V”形槽与固定的压紧装置“V”形槽高度一致并保证一定精度。

测量滑块33底面和侧面与测量底座4的B面、C面保证一定的垂直精度，可贴合测量底座4的B面、C面沿测量方向滑动。对表杆52固定在测量滑块33上，保证对表面与测量底座4的B面、C面具有一定的垂直精度。测量滑块33设计有对称扣手，便于测量操作。

步骤二，通用标准对表块的选择：

标准量块9的选取根据榫齿齿宽N＝n+2R(1-COSα)公式和榫齿齿宽N理论值，推导出标准量块9厚度B＝N-2R(1-COSα)(结合千分表64量程，标准量块9选取厚度接近n的即可)，R为带杆量球2半径、α为测量截面与竖直方向夹角(工艺图纸上明确)。

步骤三，对表置“零”：

装表装置6固定在底座上，表夹带锁死功能，读数表采用千分表64(精度0.001)，根据被测零件尺寸选择相应的带杆量球2。根据零件轮廓尺寸，预留合适测量间隙(可通过间隙垫块实现)，避免测量零件时与测量装置产生干涉。

标准量块9对表调“零”：三个带杆量球2与标准量块9接触后固定压紧；并把千分表64压表指针置于“0”位,详见图5。

步骤四，测量：

测量零件时保证被测面与带杆量球2表面相切，榫齿齿宽实测值N＝B+千分表的读数+2R(1-COSα)，其中：B为对表标准量块9厚度、R为带杆量球2半径、α为测量截面与竖直方向夹角(工艺图纸上明确)，装置安装见图1。

Claims (10)

1.一种用于叶片榫齿齿宽测量的装置，其特征在于：包括固定压紧装置、带杆量球、滑动测量装置、测量底座、对表装置、装表装置以及装置底座，

所述测量底座、固定压紧装置以及装表装置均固定安装于装置底座上，其中固定压紧装置紧靠于测量底座左侧安装，所述装表装置设置于固定压紧装置同侧，与固定压紧装置并排排列；

所述滑动测量装置设置于测量底座上，与所述固定压紧装置正对；所述对表装置安装于滑动测量装置上，并向外伸出；

所述装表装置上设有千分表，千分表的测量端向外伸出，可与对表装置接触；

所述带杆量球为三个，其中两个安装于固定压紧装置上，一个安装于滑动测量装置上。

2.如权利要求1所述的用于叶片榫齿齿宽测量的装置，其特征在于：所述固定压紧装置包括固定底座、底座下紧固螺钉、固定压块以及底座上紧固螺钉，所述固定底座通过底座下紧固螺钉紧固安装于装置底座上，所述固定压块通过底座上紧固螺钉紧固于固定底座上端，同时底座上紧固螺钉将两个带杆量球紧固于固定底座与固定压块之间。

3.如权利要求1所述的用于叶片榫齿齿宽测量的装置，其特征在于：所述滑动测量装置滑动压块、测量滑块与滑动锁紧螺钉，所述测量滑块设置于测量底座上，所述滑动锁紧螺钉将滑动压块紧固于测量滑块上端，同时滑动锁紧螺钉将一个带杆量球紧固于滑动压块与测量滑块之间。

4.如权利要求1所述的用于叶片榫齿齿宽测量的装置，其特征在于：所述测量底座为矩形，四角上各设有一个测量紧固螺钉，将测量底座紧固安装于装置底座上。

5.如权利要求1所述的用于叶片榫齿齿宽测量的装置，其特征在于：所述对表装置包括对表紧固螺钉与对表杆，所述对表杆安装于滑动测量装置上靠近固定压紧装置的一侧，对表杆向外伸出，可与千分表的检测端相接触；所述对表紧固螺钉穿过对表杆将对表杆与滑动测量装置紧固连接。

6.如权利要求1所述的用于叶片榫齿齿宽测量的装置，其特征在于：所述装表装置还包括装表锁紧螺钉、表架以及装表紧固螺钉，所述千分表安装于表架上，并通过装表锁紧螺钉固定锁紧，所述表架通过装表紧固螺钉紧固安装于装置底座上。

7.如权利要求1所述的用于叶片榫齿齿宽测量的装置，其特征在于：所述带杆量球所使用的量球为标准量球。

8.如权利要求1所述的用于叶片榫齿齿宽测量的装置，其特征在于：所述测量底座上靠近对表装置的一侧设有挡壁，测量底座的挡壁内表面、测量底座的上表面以及固定压紧装置与测量底座的接触面，三者互相垂直。

9.如权利要求2所述的用于叶片榫齿齿宽测量的装置，其特征在于：所述固定底座的上端面设有多个并排平行的V形槽，所述固定压块将两个带杆量球固定于V形槽中。

10.如权利要求3所述的用于叶片榫齿齿宽测量的装置，其特征在于：所述测量滑块的上端面设有多个并排平行的V形槽，所述滑动压块将一个带杆量球固定于V形槽中。

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