转子叶片立式综合型面测具的设计

孙海丽 谭 超 郑 松 钱宝娟

（中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁 沈阳 110043）

1 传统的卧式型面样板检测与创新设计后的立式综合检测的优缺点

卧式型面测具检测叶身型面轮廓度，必须借助型面样板，通过型面样板与叶身或型面测具肋下基准面透光的方式来人为观察判断，使用时极容易产生误差，人为因素影响较大。偏斜检测机构，是通过平板绕转轴旋转，由挡销和平板之间的线性值控制确定的；扭转机构是通过台阶式插销的直径差来实现检测要求的，两种机构都只能控制极限值，该测具加工制造相对简单，但对叶片的位置度检测不够全面，人为因素影响较大，而且不能读出偏差的实际数值。综上所述，传统的卧式型面测具，仅适用在各项性能要求较低余量大的小批量叶片生产的工序中使用。创新设计后的立式型面综合测具，采用立式装夹定位能克服卧式测具的叶身容易变形，实现各截面检测样板限位导向滑动，在同一定位夹紧状态下检测出叶片型面的综合偏差，采用直线运动导轨，偏移和扭转在转台上实现，支座平移，百分表可测得叶片进、排气边方向的位移变化值，转台旋转，百分表可测得角度变化值，叶身盆、背方向的变化量由两侧的百分表测得。创新前、后如图1（a）、（b）所示。

2 立式综合型面测具的结构及检测方法

目前各机种叶片的型面精度要求越来越高，为了更好的满足设计要求，立式型面综合测具的偏移、扭转不但测量精度提高，而且还能读出实际的偏移、扭转误差值。立式综合型面测具的结构如（图1）（b），主要由以下几部分组成:①定位及夹紧机构；②偏移、扭转机构；③确定截面位置机构及型面样板；④测量机构。定位及夹紧机构：为了便于叶片叶型测量，将叶片立式放置，用叶片榫头部分定位，即叶片榫头两侧面、底面和一端面，为了安装和取出叶片方便，采用楔块原理定位的结构，使叶片定位夹紧力比较稳定。当安装叶片时，向前转动螺钉推动楔块来实现叶片定位；取出叶片时，只要向后转动螺钉拉动楔块向外移动，就可以将叶片取出。①偏移、扭转机构；②偏移机构采用直线运动导轨，结构简单，使用方便。叶片的理论位置由插销实现，拔下插销由底板前后的可调螺钉推动支座在底板上滑动，两侧的板条作为导轨，支座带动完全定位的叶片在导轨中移动，实现叶片进、排气边方向的偏移，前方装有一个百分表，反映叶片沿进、排气边方向位移的真实值。

扭转机构是用偏心轴带动转盘绕叶型理论中心进行旋转，转盘下方带有旋转轴，理论位置用台阶限位块控制，台阶限位块位于转盘正前方的键槽内，转盘右侧中心装有测量销，百分表接触到测量销的表面。当台阶限位块下移，转盘旋转，百分表反映旋转角度的线性值，完成测量后，由底板后方的弹簧装置将转盘复位到原始状态。

（1）确定型面位置机构及型面样板

叶片各截面的位置由测具两侧的两对立板上的定位槽确定，槽宽和槽高与样板的宽度和高度保证滑动灵活的较小配合间隙，当各截面叶盆、叶背型面样板的后端面与两对立板的外侧面齐平时，为叶片各截面原始型面的位置。通过测量各截面型面样板的后端面与两侧立板外侧面的相对差值，直接读出叶片各截面叶盆、叶背方向的误差值。叶片型面样板的型面部分由UG直接采点形成，提高了设计效率和型面形成的准确性，而且直接在三维模型中生成，可以直观的观察出样板与叶身是否发生干涉，尤其是样板的倒棱方向。

（2）测量机构与综合误差的检测

测量机构由三部分组成，有叶片进、排气边方向的偏差测量机构，有叶片扭转角度的线性测量机构，还有叶片盆、背方向的偏差测量机构。叶片进、排气边方向的偏差测量由底板前方的百分表实现。当插上插销时，百分表调零，拔下插销，转动底板前后的可调螺钉推动支座在底板上滑动，百分表反映叶片沿进、排气边方向的偏差值。叶片扭转的角度值由测具右前方的百分表实现。当台阶限位块处于转盘位置时，百分表调零，当台阶限位块下移，转盘旋转，百分表反映旋转角度的线性值，完成测量后，由底板后方的弹簧装置将转盘复位到原始状态。

图1

扭转角度换算关系式为：а=arctg（X/L）

其中：а为叶片扭转角度；X为百分表读数值；L为叶片旋转中心至百分表测量头中心的距离。

叶片叶盆、叶背方向的偏移由型面样板移动的位移确定，位移的数值由两侧杠杆机构上的百分表读出。杠杆机构叶盆、叶背两侧各有一套，具有上下移动的可调功能，实现每个截面偏移量的测量。当杠杆的触头与立板外侧面接触时，百分表调零；当杠杆的触头与各截面型面样板后端接触时，反映叶片叶盆或叶背的偏差值。

[1]《航空工艺装备设计手册》编写组编[M].北京：北京国防工业出版社，1978.

[2]《机械设计手册》联合编写组编[M].北京：化学工业出版社，1979.