三坐标测量机在航空发动机叶片检测中的应用及开发

董添

[摘要]我厂对IOTAl203D型测量机进行了技术改造，用微机仿真三坐标机的终端，实现了微机与三坐标机数据的双向传递，建立了叶片型面测量数据处理和图形显示系统，实现了三坐标测量机绘图，在我厂新产品开发和新机试制中发挥了重要的作用。

[关键词]三坐标测量机、测量机绘图、叶片型面、数据处理、AUTOCAD。

[中图分类号]C37 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0093-01

我厂是制造航空发动机专业化厂，工厂购进一台意大利DEA公司生产的IOTAl203D型三坐标测量机，主要是用来进行各种航空发动机叶片广以及叶型弦宽公差等等。随着我国航空工业的不断发展，对叶片型面公差的要求越来越严，手工处理已不能适应发展的需要。为此，我们在掌握了测量机的软、硬件的基础上，对我厂意大利DEA公司的IOTA1203D型三座标测量机进行技术改造，实现了微机仿真三座标机终端的功能，实现了数据的双向传递，以AUTOCAD绘图软件为平台的基础上，建立了叶片型面图形数据处理系统，叶片型面实测数据处理比较直观、准确，满足了工厂生产科研的需要。

一、叶片型面测量数据处理和图形显示系统

系统主要以AUTOCAD为平台，进行数据处理及图形显示，同时利用HELP语言、VB语言编制了辅助处理和接口转换程序和叶片型面测量专用程序等支持软件，实现了三坐标测量机测量得到的数据与AUTOCAD（计算机辅助设计软件包）进行相互转换功能，并在计算机屏幕上显示出来，这样可监测三坐标测量机的测量过程，随时发现和修正测量中的问题，从而提高了测量数据的可靠性。

二、三坐标测量机进行标准的叶片齿形放大图的绘制

我厂生产的叶片，无论是军品还是民品，对榫齿的精度要求很高，而且种类多，随着投影检测技术在生产中的广泛应用，我厂通过对现有三坐标测量机进行技术改造后，在保持原有的测量功能上，增加了平板绘图的功能，能进行精密的齿形放大图的绘制。

实现三测机绘图需要完成两项工作：

（1）、绘图笔架和专用绘图平板的制作：

绘图笔架是根据所用绘图笔的外形，并根据在三坐标测量机上的装夹方式而设计的绘图，采用绘图机上用的绘图水笔和真空油笔。

专用绘图平板的制作：

实现三坐标测量机绘图，主要是为了绘制测量用精密放大图，对绘图的线条、尺寸要求很严。

（2）、绘图软件的编制：

三坐标测量机所带微机采用HELP语言，内存128K，在此基础上，我们建立了三坐标测量机接受的数据结构，在微机上成功编制了数据转换接口程序，能够将AUTOCAD编辑的图形转换成三坐标绘图数据。

三坐标机绘图主要是利用三坐标机连续定位的功能。绘制放大图时尽量用细笔画，以减小检验员的瞄准误差，设计图上线宽一般要求0.20mm。影响放大图的绘制精度主要有以下几个方面：

1、三坐标机定位精度A1：A1=2+4*L/1000（L取1000）=6（um）

2、图板不平带来的误差A2：因为设计的绘图笔架都带有伸缩性，能可靠保证绘图笔在进行放大图绘制中始终保持与图纸明胶板接触，图板不平影响放大图线条的粗细不均。一般图板调整到1000mm范围上差0.30～0.50mm即可。在这个范围内，误差很小，可忽略不计

3、绘图笔架内外套简间隙带来的误差A3：绘图笔架是自行设计的，内外套筒间隙要求±0.01mm，内套筒是固定绘图笔的，画笔总的有效长度是内套筒长度的两倍。

4、总的误差A=+SQRT（A1^2+A3^2）=±0.021（mm），总的误差A只有放大图公差的1/5左右，完全满足精密放大图的绘制。

三、应用

从项目交付至今，在工厂各类型叶片检测中发挥了突出的作用。

在叶片检测上，先后对工厂某型发动机，动力涡轮、日本三菱重工一导二导、德国蒂森公司、法国SNECMA公司、意大利新比隆公司等叶片进行了检测，满足了工厂质量评审、质量审核的要求。

该项目交付使用后，在叶片测绘以及在叶片制造过程中进行工艺评审发挥了作用。在叶片制造过程中进行某一工序时，由于工艺装备、加工设备等因素，产生工检矛盾，应用该系统提供的功能，对叶片能进行快速、准确的测量，为工艺部门查找原因，修定工艺路线提供了参数。通过图形，加工人员可清淅地看到有余量的地方，余量有多大，指导加工人员进行加工，保证了生产顺利进行，能缩短产品试制周期，提高了叶片生产效率。

该顶目交付验收后，在测量机保持原有全部测量功能上，增加了平板绘图的功能，能进行精密的齿形放大图的绘制。据了解，利用三坐标机进行绘图，国内许多厂家都做过偿试，但像我厂这样绘制精密的投影检测用放大图（最大能画A0幅面）还不多。自交付应用以来，共计为工厂绘制各类放大图200多张，为工厂节省开支近20万元。

参考文献

[1]《微机原理与接口技术》贾智平，主编

[2]《IOTA型三坐标测量机使用说明书》中国航空精密机械研究所

[3]《HELP语言梗概》

[4]《误差理论与数据处理》梁晋文，陈林才，何贡，编著

[5]《AUTOCAD使用指南》中国希望科技集团公司