CN117190814A - 一种透平末级长叶片的检测工装及制造方法 - Google Patents

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吴宏超
姚世传
初鹏
李祎曼
许运宾
隋永枫
蓝吉兵
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Abstract

本发明公开了一种透平末级长叶片的检测工装及制造方法,涉及叶片检测领域,其技术方案要点在于包括环形件,所述环形件上设置多个绕环形件圆周分布的检测区,每个检测区内均开设有多个绕环形件轴线圆周均匀分度的叶根槽;同一检测区内的所有叶根槽均用于安装同一型号的叶片;不同检测区的叶根槽分别用于安装不同型号的叶片。本发明能够满足多种动叶片的检测需要,能够实现动叶片的单个叶片榫齿轮廓型线检测、叶片榫齿表面与叶根槽表面的配合检测、多个叶片之间的配合及周向间隙检测、叶冠齿形端面配合检测等,检测功能丰富。

Description

一种透平末级长叶片的检测工装及制造方法
技术领域
本发明涉及叶片检测领域,更具体的说,它涉及一种透平末级长叶片的检测工装及制造方法。
背景技术
透平动叶片,作为燃气轮机的关键核心部件,其工作在高温、高压、高转速的环境下,其结构复杂、尺寸要求极高,要求顶尖的设计开发水平与加工制造技术。动叶片加工是整个燃气轮机加工制造中技术难度大、复杂程度高、风险较大的部分,直接关乎燃气轮机安全性和使用寿命。
由于动叶片加工特种工艺多、工艺参数多的特点,因此每一批次动叶片均需要采用试刀件进行试制加工,待各项指标检测合格后,固化加工过程参数,再进行批量生产加工,以提高成品率和降低成本。尤其是透平末级长叶片,因叶片展弦比大并带有齿形叶冠,加工过程中因装夹位置受限和加工切削力的共同作用导致叶顶易扭转变形,导致叶冠齿形端面轮廓度极难保证。因此,透平末级长叶片加工后关键配合面的尺寸检测尤为重要。
目前,主流方法仍是采用三坐标对长叶片各个面进行多点扫描或型线扫描,并与理论设计模型进行比对,以验证加工尺寸是否在设计轮廓度范围内。但是,该方法只能针对单件零件进行检测判断,无法满足长叶片榫齿与轮盘叶根槽装配检测、多个叶片安装在轮盘上的周向间隙测量、长叶片叶冠齿形端面相互配合检测等情况;并且,采用三坐标测量每个叶片时都需要先定位、后测量并分析数据报告,耗费时间较长。
对于长叶片榫齿轮廓型线检测,目前可采用单块金属试块拉削单个叶根槽实现配合检查。但是,由于拉削时切削力极大,金属试块的装夹工装极为复杂,且试块无法定圆心,不能进行精准分度加工多个叶根槽,一般只能加工单个叶根槽,无法满足多个叶片周向配合及间隙检测。
基于上述原因,提供一种能够实现一种或多种动叶片的单个叶片榫齿轮廓型线检测、叶片榫齿表面与叶根槽表面的配合检测、多个叶片之间的配合及周向间隙检测、叶冠齿形端面配合检测等多种检测的叶片检测工装,已经成为叶片检测领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种透平末级长叶片的检测工装及制造方法,其通过在环形件上设置多个检测区,在不同检测区中设置对应不同型号叶片的多个叶根槽,以满足多种动叶片的检测需要,实现一个工装对多种动叶片的检测目的,大大提高了检测工装的利用率。每个检测区设计的叶根槽,能够实现动叶片的单个叶片榫齿轮廓型线检测、叶片榫齿表面与叶根槽表面的配合检测、多个叶片之间的配合及周向间隙检测、叶冠齿形端面配合检测等。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:一种透平末级长叶片的检测工装,其包括环形件,所述环形件上设置多个绕环形件圆周分布的检测区,每个检测区内均开设有多个绕环形件轴线圆周均匀分度的叶根槽;同一检测区内的所有叶根槽均用于安装同一型号的叶片;不同检测区的叶根槽分别用于安装不同型号的叶片。
本发明进一步设置为:当叶根槽贯穿环形件两侧端面,当叶根槽在环形件轴向方向上的长度大于待安装叶片叶根轴向宽度时,该叶根槽所在的检测区设置沿环形件径向贯穿检测区的限宽缺口,限宽缺口位于叶根槽的一端,环形件轴向方向上,叶根槽另一端距离限宽缺口的距离等于待安装叶片叶根轴向宽度。
本发明进一步设置为:还包括挡板,每个检测区均固定有一个用于挡住该检测区所有叶根槽一端的挡板,挡板平行于环形件端面,所述挡板与环形件可拆卸连接。
本发明进一步设置为:还包括螺栓,每个挡板通过螺栓固定在环形件上。
本发明进一步设置为:所述环形件沿其轴线方向分为多层结构,多层结构一体成型;每层内径相同,不同层的外径沿环形件轴线方向依次变小;每个检测区内均可设置弧形槽;所述弧形槽与环形件轴线共线,每个弧形槽均沿平行于环形件轴线的方向贯穿环形件,并沿环形件径向贯穿环形件外侧的多个弧面;弧形槽的最小半径等于任意一层的外径,叶根槽开设在弧形槽的弧形壁面上;未设置弧形槽的检测区内,叶根槽开设在外径最大一层的外弧面上。
本发明进一步设置为:每个检测区中,叶根槽所在环形层的外环面为径向对刀面,叶根槽所在环形件层靠近环形件最小外径一侧的端面为轴向对刀面;径向对刀面上设置径向缺口,其沿环形件径向贯穿环形件外径最大层;轴向对刀面上设置轴向缺口,其沿环形件径向贯穿环形件内侧壁。
本发明进一步设置为:环形件相邻两层相互贴合的两面上开设有避让槽,所述避让槽开设在环形件两层中外径较小一层的边缘处。
本发明进一步设置为:每个弧形槽的弧形壁面上均开设至少三个叶根槽。
本发明还提供了一种透平末级长叶片的检测工装制造方法,用于加工上述的透平末级长叶片的检测工装,所述环形件为金属材质,所述环形件通过切削加工制成。
本发明进一步设置为:所述叶根槽通过拉刀加工制成。
综上所述,本发明相比于现有技术具有以下有益效果:本发明中每一个检测区可以实现一种动叶片的检测,因此该工装能够满足多种动叶片的检测需要,实现一个工装对多种动叶片的检测目的,大大提高了检测工装的利用率。每个检测区设计的叶根槽,能够实现动叶片的单个叶片榫齿轮廓型线检测、叶片榫齿表面与叶根槽表面的配合检测;同时本发明还可以实现多个叶片之间的配合及周向间隙检测、叶冠齿形端面配合检测等,检测功能丰富。本发明中的环形件可以通过一次定位装夹加工完成,提高了检测工装的加工精度,降低了制造成本。
附图说明
图1为实施例1的整体结构示意图;
图2为体现实施例1中径向缺口的视图;
图3为图2中A-A剖视图;
图4为图2中B-B剖视图;
图5为图2中C-C剖视图;
图6为实施例2的整体结构示意图;
图7为体现实施例2中多层结构的视图。
图中:1、环形件;11、弧形槽;12、叶根槽;13、限宽缺口;14、径向对刀面;15、轴向对刀面;16、径向缺口;17、轴向缺口;18、避让槽;2、挡板;3、螺栓;4、叶片。
具体实施方式
下面将结合附图说明对本发明的技术方案进行清楚的描述,显然,所描述的实施例并不是本发明的全部实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于发明的保护范围。
需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“水平”、“左”、“右”、“前”、“后”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置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。
实施例1
如图1-5所示,为本发明实施例1中一种透平末级长叶片的检测工装的基本结构,其包括环形件1,所述环形件1上设置多个绕环形件1圆周分布的检测区,每个检测区内均开设有多个绕环形件1轴线圆周均匀分度的叶根槽12;同一检测区内的所有叶根槽12均用于安装同一型号的叶片4;不同检测区的叶根槽12分别用于安装不同型号的叶片4。所述叶根槽12与叶根形状匹配,用于进行单个叶片4榫齿轮廓型线检测。本实施例中检测区设置两个。
本实施例中每一个检测区可以实现一种动叶片4的检测,因此该工装能够满足多种动叶片4的检测需要,实现一个工装对多种动叶片4的检测目的,大大提高了检测工装的利用率。每个检测区设计的叶根槽12,能够实现动叶片4的单个叶片4榫齿轮廓型线检测、叶片4榫齿表面与叶根槽12表面的配合检测;同时本实施例还可以实现多个叶片4之间的配合及周向间隙检测、叶冠齿形端面配合检测等,检测功能丰富。本实施例中的环形件1可以通过一次定位装夹加工完成,提高了检测工装的加工精度,降低了制造成本。
具体的,当叶根槽12贯穿环形件1两侧端面,当叶根槽12在环形件1轴向方向上的长度大于待安装叶片4叶根轴向宽度时,该叶根槽12所在的检测区设置沿环形件1径向贯穿检测区的限宽缺口13,限宽缺口13位于叶根槽12的一端,环形件1轴向方向上,叶根槽12另一端距离限宽缺口13的距离等于待安装叶片4叶根轴向宽度。本实施例中,所述叶根槽12位于弧形槽11中圆周方向的中间位置。
本实施例还包括挡板2,每个检测区均固定有一个用于挡住该检测区所有叶根槽12一端的挡板2,挡板2平行于环形件1端面,所述挡板2与环形件1可拆卸连接。
本实施例还包括螺栓3,每个挡板2通过螺栓3固定在环形件1上。
具体的,所述环形件1沿其轴线方向分为多层结构,多层结构一体成型;每层内径相同,不同层的外径沿环形件1轴线方向依次变小;每个检测区内均可设置弧形槽11;所述弧形槽11与环形件1轴线共线,每个弧形槽11均沿平行于环形件1轴线的方向贯穿环形件1,并沿环形件1径向贯穿环形件1外侧的多个弧面;弧形槽11的最小半径等于任意一层的外径,叶根槽12开设在弧形槽11的弧形壁面上;未设置弧形槽11的检测区内,叶根槽12开设在外径最大一层的外弧面上。弧形槽11的设置使得环形件1能够模拟叶片4实际安装所在的径向位置,使测试进一步贴近实际应用环境,提高测试结果准确度。本实施例中环形件1分为两层,弧形槽11设置一个。
具体的,每个检测区中,叶根槽12所在环形层的外环面为径向对刀面14,叶根槽12所在环形件层靠近环形件1最小外径一侧的端面为轴向对刀面15,径向对刀面14和轴向对刀面15用于为叶根槽12的拉削加工提供对刀基准。径向对刀面14上设置径向缺口16,其沿环形件1径向贯穿环形件1外径最大层;轴向对刀面15上设置轴向缺口17,其沿环形件1径向贯穿环形件1内侧壁。径向缺口16和轴向缺口17的设置能够减少需要精加工的区域,提高加工效率。
具体的,环形件1相邻两层相互贴合的两面上开设有避让槽18,所述避让槽18开设在环形件1两层中外径较小一层的边缘处。为车削加工环形件1提供碎屑排出的通道,提高冷却液冷却效果,保护刀具。
具体的,每个弧形槽11的弧形壁面上均开设至少三个叶根槽12。本实施例中每个弧形槽11的弧形壁面上开设三个叶根槽12。
本实施例还提供了一种透平末级长叶片的检测工装制造方法,其用于加工上述透平末级长叶片的检测工装,具体在于,所述环形件1为金属材质,所述环形件1通过切削加工制成。具体的,所述叶根槽12通过拉刀加工制成。
本实施例中环形件1加工方式如下:
S1、车削出环形件1的环形轮廓。具体在于,先车削出一个单层环形工件;然后将此环形工件沿其轴线方向车削出多层结构,不同层的外径沿环形工件轴线方向依次变小。
S2、铣削弧形槽11。具体在于,首先,通过车削或铣削加工避让槽18,并铣削出径向缺口16和轴向缺口17;然后对环形工件每层靠近最小外径一侧的端面及每层的外环面进行车削精加工,加工出径向对刀面14及轴向对刀面15;最后以径向对刀面14及轴向对刀面15为基准铣削出弧形槽11。
S3、根据实际需要铣削限宽缺口13并铣削出容纳螺栓3的螺纹孔。S2和S3的顺序可互换。
S4、拉削叶根槽12。具体在于,采用环形工件的内环面进行定心,以径向对刀面14及轴向对刀面15为基准,拉削出叶根槽12。
综上所述,本实施例中每一个检测区可以实现一种动叶片4的检测,因此该工装能够满足多种动叶片4的检测需要,实现一个工装对多种动叶片4的检测目的,大大提高了检测工装的利用率。每个检测区设计的叶根槽12,能够实现动叶片4的单个叶片4榫齿轮廓型线检测、叶片4榫齿表面与叶根槽12表面的配合检测;同时本实施例还可以实现多个叶片4之间的配合及周向间隙检测、叶冠齿形端面配合检测等,检测功能丰富。本实施例中的环形件1可以通过一次定位装夹加工完成,提高了检测工装的加工精度,降低了制造成本。
实施例2
如图6-7所示,本实施例与实施例1的不同之处在于,所有检测区绕环形件1轴线均匀分布,本实施例中检测区设置四个,环形件1分为四层,弧形槽11设置三个,三个弧形槽11的最小半径分别等于环形件1的三层最小半径。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透平末级长叶片的检测工装,其特征在于:包括环形件(1),所述环形件(1)上设置多个绕环形件(1)圆周方向分布的检测区,每个检测区内均开设有多个绕环形件(1)轴线圆周均匀分度的叶根槽(12);同一检测区内的所有叶根槽(12)均用于安装同一型号的叶片(4);不同检测区的叶根槽(12)分别用于安装不同型号的叶片(4)。
2.根据权利要求1所述的一种透平末级长叶片的检测工装,其特征在于:当叶根槽(12)贯穿环形件(1)两侧端面,当叶根槽(12)在环形件(1)轴向方向上的长度大于待安装叶片(4)叶根轴向宽度时,该叶根槽(12)所在的检测区设置沿环形件(1)径向贯穿检测区的限宽缺口(13),限宽缺口(13)位于叶根槽(12)的一端,环形件(1)轴向方向上,叶根槽(12)另一端距离限宽缺口(13)的距离等于待安装叶片(4)叶根轴向宽度。
3.根据权利要求2所述的一种透平末级长叶片的检测工装,其特征在于:还包括挡板(2),每个检测区均固定有一个用于挡住该检测区所有叶根槽(12)一端的挡板(2),挡板(2)平行于环形件(1)端面,所述挡板(2)与环形件(1)可拆卸连接。
4.根据权利要求3所述的一种透平末级长叶片的检测工装,其特征在于:还包括螺栓(3),每个挡板(2)通过螺栓(3)固定在环形件(1)上。
5.根据权利要求1所述的一种透平末级长叶片的检测工装,其特征在于:所述环形件(1)沿其轴线方向分为多层结构,多层结构一体成型;每层内径相同,不同层的外径沿环形件(1)轴线方向依次变小;每个检测区内均可设置弧形槽(11);所述弧形槽(11)与环形件(1)轴线共线,每个弧形槽(11)均沿平行于环形件(1)轴线的方向贯穿环形件(1),并沿环形件(1)径向贯穿环形件(1)外侧的多个弧面;弧形槽(11)的最小半径等于任意一层的外径,叶根槽(12)开设在弧形槽(11)的弧形壁面上;未设置弧形槽(11)的检测区内,叶根槽(12)开设在外径最大一层的外弧面上。
6.根据权利要求5所述的一种透平末级长叶片的检测工装,其特征在于:每个检测区中,叶根槽(12)所在环形层的外环面为径向对刀面(14),叶根槽(12)所在环形件层靠近环形件(1)最小外径一侧的端面为轴向对刀面(15);径向对刀面(14)上设置径向缺口(16),其沿环形件(1)径向贯穿环形件(1)外径最大层;轴向对刀面(15)上设置轴向缺口(17),其沿环形件(1)径向贯穿环形件(1)内侧壁。
7.根据权利要求5所述的一种透平末级长叶片的检测工装,其特征在于:环形件(1)相邻两层相互贴合的两面上开设有避让槽(18),所述避让槽(18)开设在环形件(1)两层中外径较小一层的边缘处。
8.根据权利要求1或7任一所述的一种透平末级长叶片的检测工装,其特征在于:每个弧形槽(11)的弧形壁面上均开设至少三个叶根槽(12)。
9.一种透平末级长叶片的检测工装制造方法,其特征在于:用于加工权利要求1-8任一所述的透平末级长叶片的检测工装,所述环形件(1)为金属材质,所述环形件(1)通过切削加工制成。
10.根据权利要求9所述的一种透平末级长叶片的检测工装制造方法,其特征在于:所述叶根槽(12)通过拉刀加工制成。
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