复杂薄壁叶片测量方法研究

2014-10-17 09:36:52来源: newmaker
复杂薄壁叶片多为风扇叶片,是发动机核心部件——风扇转子的关键零件之一,对发动机的性能起着关键作用,技术含量高,涉及领域广。该类叶片外形尺寸大,叶身厚度薄,根部曲率变化剧烈,加之采用了单燕尾槽的榫头结构,为测量准确性带来了很大的误差。本研究通过多种测量方法的测试与比对,寻找到了一种新的测量方法,成功地解决了复杂薄壁叶片高精度、高效率的测量问题。

技术特点分析

复杂薄壁榫头为燕尾型叶片,榫头度面为叶片的定位基准,公差一般不大于0.1mm,叶身型面带有阻尼台,阻尼台空间角度错综复杂,需要的尺寸多,且公差要求严;叶片空间尺寸大且叶型空间扭曲大,叶身薄,叶片型线轮廓度公差小且为变公差。

叶片尺寸测量

1测量坐标系的建立

对复杂薄壁燕尾型榫头叶片,设计及测量的基准一般为燕尾型榫头的度面,测量时可以将测量坐标系直接建立在榫头度面上,也可以采用测具测量,将测量坐标系转移到测具上。

(1)无测具测量。

没有测具时,以榫头度面及端面为基准,将测量坐标系建立在榫头上,在叶片榫头两度面上,分别测量4个点,构造2个平面,计算两个度面的中分面作为测量坐标系的Y轴方向及Y轴方向的零点,计算两个度面的交线,测量坐标系的X轴方向,交线与榫头端面的交点为X轴方向的零点,榫头度面中分面分别向两度面平移H值,与两度面相交两条平移线,两平行线构造一平面作为测量坐标系Z轴的零点。叶片榫头度面结构如图1所示。

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(2)测具测量。

复杂薄壁燕尾型榫头叶片测具设计原理是:旋动拧紧螺钉,测具底面定位块带动叶片榫头底面向上运动,当叶片榫头度面与测具度面定位块贴紧时,叶片榫头基准线到达一定高度,叶片固定在测具中。以测具的定位面为基准建立测量坐标系,测具结构如图2所示。

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2型面测量分析

该叶片叶根部位型面曲率变化大,而叶尖型面曲率变化比较小。一般型面测量时,程序编制是一个循环测量的过程,每个截面都是从叶片进气边开始扫描到排气边结束,再将多余部分进行裁剪,形成一个封闭的曲线如图3所示。

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初次加工为了防错,用2种方法对叶片进行测量分析。第一种方法是将叶片的所有部位进行采点测量,为了避免测球半径补偿时带来的测量数据误差,在采点时关闭测量补偿,将测量数据导入UG与数模进行比对,比对时将测具数据整体偏置一个测针半径值。第二种方法是在PC-DMIS测量软件下用Blade分析软件进行分析。2种测量方法测量数据对比如表1所示。

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由表1可以看出,在叶尖部位,由于叶型曲率变化比较平缓,测量结论只差0.004mm,而叶根部位截面由于叶型变化比较大,相差0.053mm,所以不能直接对叶根型面进行扫描评价。

在测量叶型轮廓度时用两种方法,叶尖截面(全封闭截面)采用全封闭扫描,利用叶片专用分析软件BLADE进行分析评价;叶根截面采用采点的方式进行测量,实测点与CAD模型进行对比输出。

3阻尼台测量

该叶片阻尼台上下表面由三维空间曲面组成,阻尼台毗邻面以及长边、短边空间角度错综复杂。在测量阻尼台上下表面轮廓度时,采用扫描曲面的方式进行测量,将实测值有数模进行对比,并直接将结论显示在数模中,便于叶片的返修,阻尼台表面偏差分析见图4。

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阻尼台长边、短边是圆弧形,在首次测量时直接在数模中找出最高点作为理论值对叶片阻尼台长、短边进行测量并与数模进行比对分析,但是在后期测量过程中发现,由于叶片的加工误差,如果只采1点并不能保证每次都能采到阻尼台长、短边的最高点,该部位为圆弧型,测量点稍微差一点,测量结论就会相差很多。最后经过反复实践发现,如果将坐标系旋转到与阻尼台长、短边平行的方向并进行扫描,在扫描点中找出最大值,用这种方法测量能准确的反映叶片的真实加工质量。
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关键字:共振问题  测量坐标系  测量经验

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/1017/article_9734.html
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