CN115655162B - 一种叶轮零件快速测量工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶轮零件快速测量工装，涉及飞机零配件生产制造和检测技术领域。本发明包括工作台、安装板和驱动主轴，驱动主轴设置于工作台与安装板之间，且与安装板旋转配合；工作台表面安装有纵测传动筒和横测传动筒，两者内部分别设置有纵测探针和横测探针。本发明通过安装板和驱动主轴，利用两者相互旋转的结构，结合叶轮组件的结构特性，将叶轮组件安装于安装板上使其旋转，能够在动态条件下对叶轮的整体参数进行测量；其中，通过设置包含纵测探针与纵测轴的纵测组件和包含横测探针与横测蜗杆的横测组件，分别对叶轮组件的纵切面和横切面进行扫描测量，而后将两组件扫描测量的结果相结合，即可完成对叶轮组件整体的扫描测量。

Description

一种叶轮零件快速测量工装

技术领域

本发明属于飞机零配件生产制造和检测技术领域，特别是涉及一种叶轮零件快速测量工装。

背景技术

飞机叶轮是飞机发动机中的重要驱动组件，其在发动机中高速旋转状态下能够将空气吸入并加速喷出，为飞机飞行提供动力；在飞机叶轮完成组装生产后至安装于发动机前，往往需要对其整体数据进行测量，从而能够更加精确地掌握飞机零配件中的各项参数，便于对飞机飞行过程进行精准把控，从而避免航空飞行事故的发生；

现有的叶轮测量装置及测量方法通常为了确保测量精准度采用三维定点测量，同时需要将叶轮结构中的各零部件进行拆分后测量，测量的过程极其繁琐复杂 ，大大影响叶轮零件的检测效率；尤其是对于叶片等多曲面结构的测量过程，更加困难；因此，为了实现对叶轮零件的快速测量，我们结合现有的成熟技术，改进设计了一种叶轮零件快速测量工装。

发明内容

本发明的目的在于提供一种叶轮零件快速测量工装，解决现有的三维定点测量叶轮全方位数据时过程繁琐、效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种叶轮零件快速测量工装，包括工作台、支撑架和安装板，所述工作台上表面与若干支撑架焊接固定，支撑架上表面与安装板栓接固定；所述安装板上表面放置有叶轮组件，且叶轮组件整体与安装板旋转配合；

所述工作台上表面旋转轴接有驱动主轴，驱动主轴上端焊接有安装旋盘，且安装旋盘设置于安装板内部，并与安装板旋转卡合，限定驱动主轴的旋转轨迹；

所述工作台上表面焊接有纵测传动筒和横测传动筒，其中纵测传动筒内部安装有纵测轴，横测传动筒内部安装有横测轴，且纵测轴和横测轴均与工作台旋转轴接；所述驱动主轴周侧面焊接有两个驱动链轮，且两个驱动链轮分别与纵测轴和横测轴之间通过链轮链条结构传动配合；结合上述结构，在驱动主轴旋转时，两个驱动链轮同步旋转，且利用链轮链条传动结构带动纵测轴和横测轴同步旋转；其中纵测传动筒和横测传动筒分别对应两组测量机构，且安装位置与驱动主轴轴心的连线相互垂直，在实际测量工作中，两组测量机构相互独立，互不影响；在本装置构件中，纵测传动筒和横测传动筒分别对应的两组测量机构，分别对叶轮组件的纵切面和横切面进行扫描测量，两组测量数据相结合即实现对叶轮组件整体结构的完全测量；

所述纵测轴周侧面通过开设螺纹槽设置有蜗杆段，蜗杆段周侧面螺旋安装有纵测套，且两者构成往复丝杠结构；所述纵测套一侧面焊接有纵测探针，且纵测探针与纵测传动筒滑动配合；在纵测轴旋转时，利用往复丝杠结构带动纵测套和纵测探针在沿纵测轴的轴线方向往复滑动，使纵测探针对叶轮组件的纵切面扫描测量；所述横测传动筒一侧面栓接连通有横测筒，横测筒内表面旋转轴接有横测蜗杆；所述横测蜗杆周侧面螺旋安装有横测套，且横测套与横测蜗杆构成往复丝杠结构；所述横测蜗杆一端焊接有从动齿轮，横测轴上端焊接有传动齿轮，且传动齿轮与从动齿轮啮合；结合上述结构，同样在驱动主轴旋转时，利用链轮链条传动结构带动横测蜗杆旋转，进而利用齿轮啮合结构和往复丝杠结构带动横测套沿横测蜗杆的轴线方向往复滑动，实现对叶轮组件的横切面扫描测量。

进一步地，所述纵测探针包括限位管套和超声探测头，其中超声探测头设置于限位管套的内部，且超声探测头与纵测套电性连接；结合前述结构，在纵测探针往复滑动过程中，超声探测头向叶轮组件发射超声波，并根据声波反射原理探测出叶轮组件纵切面的纵向分布范围和距离；所述横测套一侧面焊接有横测探针，且横测探针与纵测探针的结构相同，进而横测探针与纵测探针的测量原理相同，同样在往复滑动过程中探测出叶轮组件横切面的 横向分布范围和距离；所述横测探针与纵测探针的安装方向相互垂直，一方面能够使横测探针和纵测探针在实际测量时相互独立，避免超声波相互影响；另一方面两者分别在各自轨道上滑动的过程中能够叶轮组件的纵向切面和横向切面进行完全扫描，进而在叶轮组件旋转过程中即可快速完成对叶轮组件的扫描测量工作。

进一步地，所述工作台上表面栓接有驱动电机；所述驱动主轴周侧面焊接有从动齿盘；所述驱动电机的输出轴一端焊接有驱动齿轮，且驱动齿轮与从动齿盘啮合，即在驱动电机启动时，其输出轴带动驱动齿轮，利用齿轮啮合结构带动驱动主轴旋转，再结合前述结构，利用链轮链条传动结构使纵向扫描测量和横向扫描测量工作同步进行，提高了测量速度。

进一步地，所述叶轮组件包括轮盘和若干叶片，其中叶片榫接于轮盘周侧面，且轮盘表面开设有安装轴孔；所述安装旋盘上表面滑动卡合有若干夹持板，且若干夹持板均设置于安装轴孔内部；若干所述夹持板共同构成夹持套结构，且夹持套结构内部栓接固定有夹持栓；所述夹持套结构内表面为锥形槽结构，且开设有螺纹槽；所述安装旋盘上表面开设有若干滑槽，夹持板下表面焊接有滑块，所述滑块设置于滑槽内部，且夹持板与安装板之间通过滑块和滑槽滑动配合；在安装叶轮组件时，需将若干夹持板构成的夹持套结构嵌套于安装轴孔内部，在向夹持套结构内部安装夹持栓时，夹持栓与锥形槽相配合，旋转推进过程中能够将若干夹持板向外部同步挤压，即利用夹持板实现对叶轮组件整体的夹持与固定。

进一步地，所述夹持栓与安装板的材质相同，且夹持栓和安装板的外表面粗糙度相同，均大于叶轮组件外表面的粗糙度，并与超声探测头相互配合；在本发明的测量工装中，纵测套和横测套均内设微控制器和信号接收器，且相互独立；扫描测量过程中，纵测探针和横测探针同时向叶轮组件发射超声波，并在叶轮组件表面被反射接收，从而形成扫描数据；而当纵测探针和横测探针分别滑动至超出叶轮组件的投影范围时，超声探测头发出的超声波直接被表面粗糙的安装板和夹持栓吸收或部分反射，此时信号接收器接收到的反射信号明显弱于正常扫描测量过程；

需要补充的是，为了更加直观地展现扫描结果，本发明的测量工装还外界有微型计算机，用于对扫描数据进行分析和整理；在分析和整理数据过程中，纵测探针测量的数据为轮盘高度和叶片高度，横测探针测量的数据为轮盘内外径和叶片长度；同时，由于叶片与轮盘的榫接槽之间存在细微缝隙，在横测探针的探测过程中同样能够测量出缝隙位置及相关的尺寸数据；

因此，结合上述结构，本发明的快速测量工装在实际工作时的测量步骤及部分工作原理如下：

首先将叶轮组件整体放置于安装板的上表面，其中将夹持套结构插入安装轴孔内部，通过栓接夹持栓将夹持套旋紧撑开，以夹持固定叶轮组件；完成夹持后即可启动驱动电机，此时驱动齿轮利用齿轮啮合结构带动驱动主轴旋转，再通过链轮链条传动结构同时带动纵测轴和横测轴旋转，在纵测组件和横测组件中，利用往复丝杠结构带动纵测探针和横测探针分别沿纵测轴和横测蜗杆的轴线方向往复滑动；

其中纵测套和横测套均内设启动开关，当超声探测头探测到叶轮组件时即开始记录相关数据，超出叶轮组件投影范围时即停止记录；在纵测探针和横测探针各自完成一次往复滑动探测后，即完成对叶轮组件整体结构的扫描测量工作。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过安装板和驱动主轴，利用两者相互旋转的结构，结合叶轮组件的结构特性，将叶轮组件安装于安装板上使其旋转，能够在动态条件下对叶轮的整体参数进行测量；其中，通过设置包含纵测探针与纵测轴的纵测组件和包含横测探针与横测蜗杆的横测组件，分别对叶轮组件的纵切面和横切面进行扫描测量，而后将两组件扫描测量的结果相结合，即可完成对叶轮组件整体的扫描测量；

其中，主要的测量方式是以超声探测头为主导的超声波探测法，通过接收发射至叶轮组件表面并反射回来的超声波，对叶轮组件表面各点位的分布进行扫描定位，具有极高的测量精准度；而后再与叶轮组件的旋转状态相结合，使得整个测量过程精准且高速，大大提高了测量效率。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种叶轮零件快速测量工装的组装结构图；

图2为本发明的一种叶轮零件快速测量工装的俯视图；

图3为图2中剖面A-A的结构示意图；

图4为图3中B部分的局部展示图；

图5为图3中剖面C-C的结构示意图；

图6为图5中E部分的局部展示图；

图7为图5中F部分的局部展示图；

图8为图5中剖面G-G的结构示意图；

图9为图8中H部分的局部展示图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、工作台；2、支撑架；3、安装板；4、驱动主轴；5、安装旋盘；6、夹持板；7、夹持栓；8、纵测传动筒；9、横测传动筒；10、纵测轴；11、横测轴；12、驱动链轮；13、纵测套；14、纵测探针；15、横测筒；16、横测蜗杆；17、横测套；18、从动齿轮；19、传动齿轮；20、限位管套；21、超声探测头；22、横测探针；23、驱动电机；24、从动齿盘；25、驱动齿轮；26、滑槽；27、滑块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”等指示方位或位置关系，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组件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。

请参阅图1-图9所示，本发明为一种叶轮零件快速测量工装，包括工作台1、支撑架2和安装板3，工作台1上表面与若干支撑架2焊接固定，支撑架2上表面与安装板3栓接固定；安装板3上表面放置有叶轮组件，且叶轮组件整体与安装板3旋转配合；

工作台1上表面旋转轴接有驱动主轴4，驱动主轴4上端焊接有安装旋盘5，且安装旋盘5设置于安装板3内部，并与安装板3旋转卡合，限定驱动主轴4的旋转轨迹；

工作台1上表面焊接有纵测传动筒8和横测传动筒9，其中纵测传动筒8内部安装有纵测轴10，横测传动筒9内部安装有横测轴11，且纵测轴10和横测轴11均与工作台1旋转轴接；驱动主轴4周侧面焊接有两个驱动链轮12，且两个驱动链轮12分别与纵测轴10和横测轴11之间通过链轮链条结构传动配合；结合上述结构，在驱动主轴4旋转时，两个驱动链轮12同步旋转，且利用链轮链条传动结构带动纵测轴10和横测轴11同步旋转；其中纵测传动筒8和横测传动筒9分别对应两组测量机构，且安装位置与驱动主轴4轴心的连线相互垂直，在实际测量工作中，两组测量机构相互独立，互不影响；在本装置构件中，纵测传动筒8和横测传动筒9分别对应的两组测量机构，分别对叶轮组件的纵切面和横切面进行扫描测量，两组测量数据相结合即实现对叶轮组件整体结构的完全测量；

纵测轴10周侧面通过开设螺纹槽设置有蜗杆段，蜗杆段周侧面螺旋安装有纵测套13，且两者构成往复丝杠结构；纵测套13一侧面焊接有纵测探针14，且纵测探针14与纵测传动筒8滑动配合；在纵测轴10旋转时，利用往复丝杠结构带动纵测套13和纵测探针14在沿纵测轴10的轴线方向往复滑动，使纵测探针14对叶轮组件的纵切面扫描测量；横测传动筒9一侧面栓接连通有横测筒15，横测筒15内表面旋转轴接有横测蜗杆16；横测蜗杆16周侧面螺旋安装有横测套17，且横测套17与横测蜗杆16构成往复丝杠结构；横测蜗杆16一端焊接有从动齿轮18，横测轴11上端焊接有传动齿轮19，且传动齿轮19与从动齿轮18啮合；结合上述结构，同样在驱动主轴4旋转时，利用链轮链条传动结构带动横测蜗杆16旋转，进而利用齿轮啮合结构和往复丝杠结构带动横测套17沿横测蜗杆16的轴线方向往复滑动，实现对叶轮组件的横切面扫描测量。

优选地，纵测探针14包括限位管套20和超声探测头21，其中超声探测头21设置于限位管套20的内部，且超声探测头21与纵测套13电性连接；结合前述结构，在纵测探针14往复滑动过程中，超声探测头21向叶轮组件发射超声波，并根据声波反射原理探测出叶轮组件纵切面的纵向分布范围和距离；横测套17一侧面焊接有横测探针22，且横测探针22与纵测探针14的结构相同，进而横测探针22与纵测探针14的测量原理相同，同样在往复滑动过程中探测出叶轮组件横切面的 横向分布范围和距离；横测探针22与纵测探针14的安装方向相互垂直，一方面能够使横测探针22和纵测探针14在实际测量时相互独立，避免超声波相互影响；另一方面两者分别在各自轨道上滑动的过程中能够叶轮组件的纵向切面和横向切面进行完全扫描，进而在叶轮组件旋转过程中即可快速完成对叶轮组件的扫描测量工作。

优选地，工作台1上表面栓接有驱动电机23；驱动主轴4周侧面焊接有从动齿盘24；驱动电机23的输出轴一端焊接有驱动齿轮25，且驱动齿轮25与从动齿盘24啮合，即在驱动电机23启动时，其输出轴带动驱动齿轮25，利用齿轮啮合结构带动驱动主轴4旋转，再结合前述结构，利用链轮链条传动结构使纵向扫描测量和横向扫描测量工作同步进行，提高了测量速度。

优选地，叶轮组件包括轮盘和若干叶片，其中叶片榫接于轮盘周侧面，且轮盘表面开设有安装轴孔；安装旋盘5上表面滑动卡合有若干夹持板6，且若干夹持板6均设置于安装轴孔内部；若干夹持板6共同构成夹持套结构，且夹持套结构内部栓接固定有夹持栓7；夹持套结构内表面为锥形槽结构，且开设有螺纹槽；安装旋盘5上表面开设有若干滑槽26，夹持板6下表面焊接有滑块27，滑块27设置于滑槽26内部，且夹持板6与安装板3之间通过滑块27和滑槽26滑动配合；在安装叶轮组件时，需将若干夹持板6构成的夹持套结构嵌套于安装轴孔内部，在向夹持套结构内部安装夹持栓7时，夹持栓7与锥形槽相配合，旋转推进过程中能够将若干夹持板6向外部同步挤压，即利用夹持板6实现对叶轮组件整体的夹持与固定。

优选地，夹持栓7与安装板3的材质相同，且夹持栓7和安装板3的外表面粗糙度相同，均大于叶轮组件外表面的粗糙度，并与超声探测头21相互配合；在本发明的测量工装中，纵测套13和横测套17均内设微控制器和信号接收器，且相互独立；扫描测量过程中，纵测探针14和横测探针22同时向叶轮组件发射超声波，并在叶轮组件表面被反射接收，从而形成扫描数据；而当纵测探针14和横测探针22分别滑动至超出叶轮组件的投影范围时，超声探测头21发出的超声波直接被表面粗糙的安装板3和夹持栓7吸收或部分反射，此时信号接收器接收到的反射信号明显弱于正常扫描测量过程；

需要补充的是，为了更加直观地展现扫描结果，本发明的测量工装还外界有微型计算机，用于对扫描数据进行分析和整理；在分析和整理数据过程中，纵测探针14测量的数据为轮盘高度和叶片高度，横测探针22测量的数据为轮盘内外径和叶片长度；同时，由于叶片与轮盘的榫接槽之间存在细微缝隙，在横测探针22的探测过程中同样能够测量出缝隙位置及相关的尺寸数据；

因此，结合上述结构，本发明的快速测量工装在实际工作时的测量步骤及部分工作原理如下：

首先将叶轮组件整体放置于安装板3的上表面，其中将夹持套结构插入安装轴孔内部，通过栓接夹持栓7将夹持套旋紧撑开，以夹持固定叶轮组件；完成夹持后即可启动驱动电机23，此时驱动齿轮25利用齿轮啮合结构带动驱动主轴4旋转，再通过链轮链条传动结构同时带动纵测轴10和横测轴11旋转，在纵测组件和横测组件中，利用往复丝杠结构带动纵测探针14和横测探针22分别沿纵测轴10和横测蜗杆16的轴线方向往复滑动；

其中纵测套13和横测套17均内设启动开关，当超声探测头21探测到叶轮组件时即开始记录相关数据，超出叶轮组件投影范围时即停止记录；在纵测探针14和横测探针22各自完成一次往复滑动探测后，即完成对叶轮组件整体结构的扫描测量工作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种叶轮零件快速测量工装，包括工作台（1）、支撑架（2）和安装板（3），其特征在于：所述工作台（1）上表面与若干支撑架（2）焊接固定，支撑架（2）上表面与安装板（3）栓接固定；所述安装板（3）上表面放置有叶轮组件，且叶轮组件整体与安装板（3）旋转配合；

所述工作台（1）上表面旋转轴接有驱动主轴（4），驱动主轴（4）上端焊接有安装旋盘（5），且安装旋盘（5）设置于安装板（3）内部，并与安装板（3）旋转卡合；

所述工作台（1）上表面焊接有纵测传动筒（8）和横测传动筒（9），其中纵测传动筒（8）内部安装有纵测轴（10），横测传动筒（9）内部安装有横测轴（11），且纵测轴（10）和横测轴（11）均与工作台（1）旋转轴接；所述驱动主轴（4）周侧面焊接有两个驱动链轮（12），且两个驱动链轮（12）分别与纵测轴（10）和横测轴（11）之间通过链轮链条结构传动配合；

所述纵测轴（10）周侧面通过开设螺纹槽设置有蜗杆段，蜗杆段周侧面螺旋安装有纵测套（13），且两者构成往复丝杠结构；所述纵测套（13）一侧面焊接有纵测探针（14），且纵测探针（14）与纵测传动筒（8）滑动配合；所述横测传动筒（9）一侧面栓接连通有横测筒（15），横测筒（15）内表面旋转轴接有横测蜗杆（16）；所述横测蜗杆（16）周侧面螺旋安装有横测套（17），且横测套（17）与横测蜗杆（16）构成往复丝杠结构；所述横测蜗杆（16）一端焊接有从动齿轮（18），横测轴（11）上端焊接有传动齿轮（19），且传动齿轮（19）与从动齿轮（18）啮合；

所述纵测探针（14）包括限位管套（20）和超声探测头（21），其中超声探测头（21）设置于限位管套（20）的内部，且超声探测头（21）与纵测套（13）电性连接；

所述横测套（17）一侧面焊接有横测探针（22），且横测探针（22）与纵测探针（14）的结构相同；所述横测探针（22）与纵测探针（14）的安装方向相互垂直。

2.根据权利要求1所述的一种叶轮零件快速测量工装，其特征在于，所述工作台（1）上表面栓接有驱动电机（23）；所述驱动主轴（4）周侧面焊接有从动齿盘（24）；所述驱动电机（23）的输出轴一端焊接有驱动齿轮（25），且驱动齿轮（25）与从动齿盘（24）啮合。

3.根据权利要求2所述的一种叶轮零件快速测量工装，其特征在于，所述叶轮组件包括轮盘和若干叶片，其中叶片榫接于轮盘周侧面，且轮盘表面开设有安装轴孔。

4.根据权利要求3所述的一种叶轮零件快速测量工装，其特征在于，所述安装旋盘（5）上表面滑动卡合有若干夹持板（6），且若干夹持板（6）均设置于安装轴孔内部；若干所述夹持板（6）共同构成夹持套结构，且夹持套结构内部栓接固定有夹持栓（7）。

5.根据权利要求4所述的一种叶轮零件快速测量工装，其特征在于，所述夹持套结构内表面为锥形槽结构，且开设有螺纹槽；所述安装旋盘（5）上表面开设有若干滑槽（26），夹持板（6）下表面焊接有滑块（27），所述滑块（27）设置于滑槽（26）内部，且夹持板（6）与安装板（3）之间通过滑块（27）和滑槽（26）滑动配合。

6.根据权利要求5所述一种叶轮零件快速测量工装，其特征在于，所述夹持栓（7）与安装板（3）的材质相同，且夹持栓（7）和安装板（3）的外表面粗糙度相同，均大于叶轮组件外表面的粗糙度，并与超声探测头（21）相互配合。

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