CN116026265B - 低压涡轮叶片锯齿型叶冠在三坐标测量机上的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于检测技术领域，具体涉及一种低压涡轮叶片锯齿型叶冠在三坐标测量机上的检测方法。本发明的技术方案如下：低压涡轮叶片锯齿型叶冠在三坐标测量机上的检测方法，包括如下步骤：1）制备测量标准件；2）将自定心榫齿夹具安装在三坐标测量机的工作台上，将测量标准件的标准件榫齿安装在自定心榫齿夹具上；3）建立基准坐标系；4）编制检测程序；5）校验检测程序；6）检测低压涡轮叶片。本发明提供的低压涡轮叶片锯齿型叶冠在三坐标测量机上的检测方法，能够实现低压涡轮叶片锯齿型叶冠的批量产品的多项尺寸自动检测。
Description
技术领域
本发明属于检测技术领域，具体涉及一种低压涡轮叶片锯齿型叶冠在三坐标测量机上的检测方法。
背景技术
目前低压涡轮叶片为叶身无余量精铸，榫齿及锯齿型叶冠部分机械精加工。由于机加尺寸不规则、基准较复杂，锯齿型叶冠部分仍使用专用工装检测，少数零件采用三坐标测量机进行抽检或复测。使用专用工装检测对于锯齿型叶冠精度要求较高的零件，其测量结果容易受到工装误差影响，测量精度无法保证；而三坐标测量机的检测精度和系统误差均能满足要求，但仅能够实施单件尺寸检测，无法进行批量产品的多项尺寸自动检测。
发明内容
本发明提供一种低压涡轮叶片锯齿型叶冠在三坐标测量机上的检测方法，能够实现低压涡轮叶片锯齿型叶冠的批量产品的多项尺寸自动检测。
本发明的技术方案如下：
低压涡轮叶片锯齿型叶冠在三坐标测量机上的检测方法，包括如下步骤：
1）制备测量标准件，测量标准件包括支杆、标准件锯齿型叶冠、基准球和标准件榫齿，标准件锯齿型叶冠和标准件榫齿分别设置在所述支杆的两端，所述基准球设置在标准件锯齿型叶冠的上方，所述基准球与所述支杆同轴设置；标准件锯齿型叶冠和标准件榫齿及两者之间的间距符合低压涡轮叶片设计规范要求；
2）将自定心榫齿夹具安装在三坐标测量机的工作台上，将测量标准件的标准件榫齿安装在自定心榫齿夹具上；
3）建立基准坐标系，三坐标测量机以自定心榫齿夹具的底座前端面为基准面确定X轴坐标方向与Y轴坐标方向；三坐标测量机测出所述基准球的球心位置，并根据所述基准球的球心距航空发动机的轴心的距离设计理论值，确定基准坐标系原点；以所述支杆的轴线为Z轴坐标方向；
4）编制检测程序；
a、锯齿型叶冠盆向检测程序的编制；三坐标测量机调用已建立的基准坐标系，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠盆向第一平面平行的方向；在盆向第一平面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建盆向第一平面；然后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠盆向第一斜面平行的方向；在盆向第一斜面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建盆向第一斜面；其后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠盆向啮合面平行的方向；在盆向啮合面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建盆向啮合面；再后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠盆向第二斜面平行的方向；在盆向第二斜面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建盆向第二斜面；最后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠盆向第二平面平行的方向；在盆向第二平面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建盆向第二平面；
b、锯齿型叶冠背向检测程序的编制；三坐标测量机调用已建立的基准坐标系，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠背向第一平面平行的方向；在背向第一平面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建背向第一平面；然后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠背向第一斜面平行的方向；在背向第一斜面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建背向第一斜面；其后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠背向啮合面平行的方向；在背向啮合面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建背向啮合面；再后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠背向第二斜面平行的方向；在背向第二斜面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建背向第二斜面；最后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠背向第二平面平行的方向；在背向第二平面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建背向第二平面；
c、弦长尺寸检测程序的编制；三坐标测量机调用已建立的基准坐标系，分别在盆向第一平面、盆向第一斜面、盆向啮合面、盆向第二斜面、盆向第二平面、背向第一平面、背向第一斜面、背向啮合面、背向第二斜面及背向第二平面上采取中心点，分别测量盆向第一平面中心点与背向第一平面中心点之间的距离、盆向第一斜面中心点与背向第一斜面中心点之间的距离、盆向啮合面中心点与背向啮合面中心点之间的距离、盆向第二斜面中心点与背向第二斜面中心点之间的距离及盆向第二平面中心点与背向第二平面中心点之间的距离，在检测程序中构建锯齿型叶冠的五个弦长尺寸；
5）校验检测程序；三坐标测量机运行已编制的检测程序，检测安装在自定心榫齿夹具上的测量标准件，若测量结果符合设计理论值，则检测程序编制正确无误；若测量结果不符合设计理论值，则表明程序编制过程中存在错误，需重新调整检测程序，直至测量结果符合设计理论值；防止因编程错误导致检测结果失真出现批量质量事故；
6）检测低压涡轮叶片；将低压涡轮叶片的榫齿安装在自定心榫齿夹具上，三坐标测量机运行已编制的检测程序，检测低压涡轮叶片锯齿型叶冠的盆向第一平面、盆向第一斜面、盆向啮合面、盆向第二斜面、盆向第二平面、背向第一平面、背向第一斜面、背向啮合面、背向第二斜面及背向第二平面，评价其位置度及倾斜度是否符合设计规范要求；检测低压涡轮叶片锯齿型叶冠的盆向第一平面中心点与背向第一平面中心点之间的距离、盆向第一斜面中心点与背向第一斜面中心点之间的距离、盆向啮合面中心点与背向啮合面中心点之间的距离、盆向第二斜面中心点与背向第二斜面中心点之间的距离及盆向第二平面中心点与背向第二平面中心点之间的距离，评价锯齿型叶冠的五个弦长尺寸是否符合设计规范要求。
进一步地，所述的低压涡轮叶片锯齿型叶冠在三坐标测量机上的检测方法，其中N=3～10。
进一步地，所述的低压涡轮叶片锯齿型叶冠在三坐标测量机上的检测方法，所述自定心榫齿夹具包括底座、夹台、双头螺柱、盆向榫齿夹头、背向榫齿夹头、圆柱销、限位销、挡块和定位销，所述夹台固定设置在所述底座上，所述夹台与所述底座之间设有夹角，所述夹角为设计规范要求的榫齿对称中心与坐标系X轴之间的夹角；所述夹台设有通孔和滑槽，所述双头螺柱设置在所述通孔内，盆向榫齿夹头与背向榫齿夹头呈对称状态放置在所述滑槽中，盆向榫齿夹头与背向榫齿夹头分别螺接套装在所述双头螺柱的两端；所述双头螺柱的中部设有环形卡槽，所述圆柱销穿入所述夹台的底部且其端头顶入所述环形卡槽内，两根限位销对称设置在所述夹台内部且分别从两侧卡入所述环形卡槽内，所述圆柱销及限位销对所述双头螺柱予以定位；所述挡块的下端设置在所述夹台上，所述定位销设置在所述挡块的上端，所述定位销的端头位于盆向榫齿夹头与背向榫齿夹头之间的中心线上，所述定位销用于定位测量标准件及低压涡轮叶片。
本发明的有益效果为：
1、本发明能够准确的检测低压涡轮叶片的盆-背向锯齿冠、锯齿冠进-排气边侧面、锯齿冠顶的尺寸，消除了专用测具的系统误差影响。
2、本发明能够快速准确的建立检测坐标系，能够简单快速的进行检测程序的校验。
3、自定心榫齿夹具能够保证盆向榫齿夹头与背向榫齿夹头同步向榫齿对称中心移动从而夹紧低压涡轮叶片的榫齿，保证榫齿对称中心始终不变，消除了榫齿对称度的误差影响。
附图说明
图1为低压涡轮叶片示意图；
图2为测量标准件示意图；
图3为低压涡轮叶片锯齿型叶冠俯视图；
图4为图3中K-K向截面旋转图；
图5为自定心榫齿夹具主视图；
图6为自定心榫齿夹具俯视图；
图7为图6中A-A向截面图；
图8为图6中B-B向截面图。
实施方式
如图1-8所示，低压涡轮叶片锯齿型叶冠在三坐标测量机上的检测方法，包括如下步骤：
1）制备测量标准件，测量标准件包括支杆、标准件锯齿型叶冠1、基准球3和标准件榫齿2，标准件锯齿型叶冠1和标准件榫齿2分别设置在所述支杆的两端，所述基准球3设置在标准件锯齿型叶冠1的上方，所述基准球3与所述支杆同轴设置；标准件锯齿型叶冠1和标准件榫齿2及两者之间的间距符合低压涡轮叶片设计规范要求；
2）将自定心榫齿夹具安装在三坐标测量机的工作台上，三坐标测量机型号为LEITZ HTA；将测量标准件的标准件榫齿2安装在自定心榫齿夹具上；
所述自定心榫齿夹具包括底座20、夹台21、双头螺柱23、盆向榫齿夹头22、背向榫齿夹头26、圆柱销27、限位销28、挡块24和定位销25，所述夹台21固定设置在所述底座20上，所述夹台21与所述底座20之间设有19°30′夹角；所述夹台21设有通孔和滑槽，所述双头螺柱23设置在所述通孔内，盆向榫齿夹头22与背向榫齿夹头26呈对称状态放置在所述滑槽中，盆向榫齿夹头22与背向榫齿夹头26分别螺接套装在所述双头螺柱23的两端；所述双头螺柱23的中部设有环形卡槽，所述圆柱销27穿入所述夹台21的底部且其端头顶入所述环形卡槽内，两根限位销28对称设置在所述夹台21内部且分别从两侧卡入所述环形卡槽内，所述圆柱销27及限位销28对所述双头螺柱23予以定位；所述挡块24的下端设置在所述夹台21上，所述定位销25设置在所述挡块24的上端，所述定位销25的端头位于盆向榫齿夹头22与背向榫齿夹头26之间的中心线上，所述定位销25用于定位测量标准件及低压涡轮叶片；
3）建立基准坐标系，三坐标测量机以自定心榫齿夹具的底座20前端面为基准面确定X轴坐标方向与Y轴坐标方向；三坐标测量机测出所述基准球3的球心位置，并根据所述基准球3的球心距航空发动机的轴心的距离设计理论值，确定基准坐标系原点；以所述支杆的轴线为Z轴坐标方向；
4）编制检测程序；
a、锯齿型叶冠盆向检测程序的编制；三坐标测量机调用已建立的基准坐标系，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠盆向第一平面10平行的方向；在盆向第一平面10上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建盆向第一平面10；然后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠盆向第一斜面11平行的方向；在盆向第一斜面11上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建盆向第一斜面11；其后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠盆向啮合面12平行的方向；在盆向啮合面12上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建盆向啮合面12；再后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠盆向第二斜面13平行的方向；在盆向第二斜面13上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建盆向第二斜面13；最后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠盆向第二平面14平行的方向；在盆向第二平面14上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建盆向第二平面14；
b、锯齿型叶冠背向检测程序的编制；三坐标测量机调用已建立的基准坐标系，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠背向第一平面15平行的方向；在背向第一平面15上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建背向第一平面15；然后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠背向第一斜面16平行的方向；在背向第一斜面16上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建背向第一斜面16；其后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠背向啮合面17平行的方向；在背向啮合面17上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建背向啮合面17；再后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠背向第二斜面18平行的方向；在背向第二斜面18上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建背向第二斜面18；最后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与锯齿型叶冠背向第二平面19平行的方向；在背向第二平面19上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建背向第二平面19；
c、弦长尺寸检测程序的编制；三坐标测量机调用已建立的基准坐标系，分别在盆向第一平面10、盆向第一斜面11、盆向啮合面12、盆向第二斜面13、盆向第二平面14、背向第一平面15、背向第一斜面16、背向啮合面17、背向第二斜面18及背向第二平面19上采取中心点，分别测量盆向第一平面10中心点与背向第一平面15中心点之间的距离、盆向第一斜面11中心点与背向第一斜面16中心点之间的距离、盆向啮合面12中心点与背向啮合面17中心点之间的距离、盆向第二斜面13中心点与背向第二斜面18中心点之间的距离及盆向第二平面14中心点与背向第二平面19中心点之间的距离，在检测程序中构建锯齿型叶冠1的五个弦长尺寸；
其中N=5；
5）校验检测程序；三坐标测量机运行已编制的检测程序，检测安装在自定心榫齿夹具上的测量标准件，若测量结果符合设计理论值，则检测程序编制正确无误；若测量结果不符合设计理论值，则重新调整检测程序，直至测量结果符合设计理论值；
6）检测低压涡轮叶片；将低压涡轮叶片的榫齿2安装在自定心榫齿夹具上，三坐标测量机运行已编制的检测程序，检测低压涡轮叶片锯齿型叶冠1的盆向第一平面10、盆向第一斜面11、盆向啮合面12、盆向第二斜面13、盆向第二平面14、背向第一平面15、背向第一斜面16、背向啮合面17、背向第二斜面18及背向第二平面19，评价其位置度及倾斜度是否符合设计规范要求；检测低压涡轮叶片锯齿型叶冠1的盆向第一平面10中心点与背向第一平面15中心点之间的距离、盆向第一斜面11中心点与背向第一斜面16中心点之间的距离、盆向啮合面12中心点与背向啮合面17中心点之间的距离、盆向第二斜面13中心点与背向第二斜面18中心点之间的距离及盆向第二平面14中心点与背向第二平面19中心点之间的距离，评价锯齿型叶冠1的五个弦长尺寸是否符合设计规范要求。
符合设计规范要求，则零件合格；不符合设计规范要求，则零件报废。
Claims (3)
1.低压涡轮叶片锯齿型叶冠在三坐标测量机上的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）制备测量标准件，测量标准件包括支杆、标准件锯齿型叶冠、基准球和标准件榫齿，标准件锯齿型叶冠和标准件榫齿分别设置在所述支杆的两端，所述基准球设置在标准件锯齿型叶冠的上方，所述基准球与所述支杆同轴设置；标准件锯齿型叶冠和标准件榫齿及两者之间的间距符合低压涡轮叶片设计规范要求；
2）将自定心榫齿夹具安装在三坐标测量机的工作台上，将测量标准件的标准件榫齿安装在自定心榫齿夹具上；
3）建立基准坐标系，三坐标测量机以自定心榫齿夹具的底座前端面为基准面确定X轴坐标方向与Y轴坐标方向；三坐标测量机测出所述基准球的球心位置，并根据所述基准球的球心距航空发动机的轴心的距离设计理论值，确定基准坐标系原点；以所述支杆的轴线为Z轴坐标方向；
4）编制检测程序；
a、锯齿型叶冠盆向检测程序的编制；三坐标测量机调用已建立的基准坐标系，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与标准件锯齿型叶冠盆向第一平面平行的方向；在盆向第一平面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建盆向第一平面；然后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与标准件锯齿型叶冠盆向第一斜面平行的方向；在盆向第一斜面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建盆向第一斜面；其后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与标准件锯齿型叶冠盆向啮合面平行的方向；在盆向啮合面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建盆向啮合面；再后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与标准件锯齿型叶冠盆向第二斜面平行的方向；在盆向第二斜面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建盆向第二斜面；最后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与标准件锯齿型叶冠盆向第二平面平行的方向；在盆向第二平面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建盆向第二平面；
b、锯齿型叶冠背向检测程序的编制；三坐标测量机调用已建立的基准坐标系，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与标准件锯齿型叶冠背向第一平面平行的方向；在背向第一平面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建背向第一平面；然后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与标准件锯齿型叶冠背向第一斜面平行的方向；在背向第一斜面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建背向第一斜面；其后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与标准件锯齿型叶冠背向啮合面平行的方向；在背向啮合面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建背向啮合面；再后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与标准件锯齿型叶冠背向第二斜面平行的方向；在背向第二斜面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建背向第二斜面；最后，基准坐标系绕Z轴逆时针旋转设计理论角度，至X轴与标准件锯齿型叶冠背向第二平面平行的方向；在背向第二平面上采取N个点，测量各点的Y值，依据该N个点在检测程序中构建背向第二平面；
c、弦长尺寸检测程序的编制；三坐标测量机调用已建立的基准坐标系，分别在盆向第一平面、盆向第一斜面、盆向啮合面、盆向第二斜面、盆向第二平面、背向第一平面、背向第一斜面、背向啮合面、背向第二斜面及背向第二平面上采取中心点，分别测量盆向第一平面中心点与背向第一平面中心点之间的距离、盆向第一斜面中心点与背向第一斜面中心点之间的距离、盆向啮合面中心点与背向啮合面中心点之间的距离、盆向第二斜面中心点与背向第二斜面中心点之间的距离及盆向第二平面中心点与背向第二平面中心点之间的距离，在检测程序中构建锯齿型叶冠的五个弦长尺寸；
5）校验检测程序；三坐标测量机运行已编制的检测程序，检测安装在自定心榫齿夹具上的测量标准件，若测量结果符合设计理论值，则检测程序编制正确无误；若测量结果不符合设计理论值，则表明程序编制过程中存在错误，需重新调整检测程序，直至测量结果符合设计理论值；防止因编程错误导致检测结果失真出现批量质量事故；
6）检测低压涡轮叶片；将低压涡轮叶片的榫齿安装在自定心榫齿夹具上，三坐标测量机运行已编制的检测程序，检测低压涡轮叶片锯齿型叶冠的盆向第一平面、盆向第一斜面、盆向啮合面、盆向第二斜面、盆向第二平面、背向第一平面、背向第一斜面、背向啮合面、背向第二斜面及背向第二平面，评价其位置度及倾斜度是否符合设计规范要求；检测低压涡轮叶片锯齿型叶冠的盆向第一平面中心点与背向第一平面中心点之间的距离、盆向第一斜面中心点与背向第一斜面中心点之间的距离、盆向啮合面中心点与背向啮合面中心点之间的距离、盆向第二斜面中心点与背向第二斜面中心点之间的距离及盆向第二平面中心点与背向第二平面中心点之间的距离，评价锯齿型叶冠的五个弦长尺寸是否符合设计规范要求。
2.根据权利要求1所述的低压涡轮叶片锯齿型叶冠在三坐标测量机上的检测方法，其特征在于，其中N=3～10。
3.根据权利要求1所述的低压涡轮叶片锯齿型叶冠在三坐标测量机上的检测方法，其特征在于，所述自定心榫齿夹具包括底座、夹台、双头螺柱、盆向榫齿夹头、背向榫齿夹头、圆柱销、限位销、挡块和定位销，所述夹台固定设置在所述底座上，所述夹台与所述底座之间设有夹角，所述夹角为设计规范要求的榫齿对称中心与坐标系X轴之间的夹角；所述夹台设有通孔和滑槽，所述双头螺柱设置在所述通孔内，盆向榫齿夹头与背向榫齿夹头呈对称状态放置在所述滑槽中，盆向榫齿夹头与背向榫齿夹头分别螺接套装在所述双头螺柱的两端；所述双头螺柱的中部设有环形卡槽，所述圆柱销穿入所述夹台的底部且其端头顶入所述环形卡槽内，两根限位销对称设置在所述夹台内部且分别从两侧卡入所述环形卡槽内，所述圆柱销及限位销对所述双头螺柱予以定位；所述挡块的下端设置在所述夹台上，所述定位销设置在所述挡块的上端，所述定位销的端头位于盆向榫齿夹头与背向榫齿夹头之间的中心线上，所述定位销用于定位测量标准件及低压涡轮叶片。
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