航空发动机叶片型面测具设计制造精度分析

王甲乾

（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁 沈阳 110043）

航空发动机的叶片是发动机三大部件之一的压气机中的核心部件，其数目众多且极为复杂，对于加工制造是一个不小的考验。航空发动机的叶片型面较为复杂且尺寸庞大，当航空发动机叶片的型面存在一定的误差时会影响发动机的使用效率与喘振度，从而使得发动机无法正常工作，因此，通过设计制造相应的航空发动机叶片型面测具来对叶片的型面进行精度检验是十分必要的。

1 航空发动机叶片型面检测现状

在现今的航空发动机叶片型面检测的过程中，往往是将其叶片按照检测所要求的姿态进行固定，从而便于后期的测量。现今的叶片检测中，并未有专门的叶片压紧固定装置，无法对叶片检测时的装夹固定力以及叶片姿态调整等进行精确控制，从而使得航空发动机叶片检测的效率以及检测精度等都较低。其中，样板法是最早应用于航空发动机叶片型面检测的方法，其具有检测的速度与精度都较高且便于操作。

2 航空发动机叶片型面的样板检测法简介

航空发动机叶片形状复杂不易加工，且多为复杂的空间列表曲面，在进行检测的过程中需要在给定的截面内给出叶盆和叶背表面上各点上的型面进行测量，其中不同截面上所测得的叶盆和叶背型值数据与型值点统一构成了航空发动机叶片表面的叶盆型线与叶背型线。其中样板检测法主要是对航空发动机叶片上的型线进行检测，其中，所使用的检测样板就是根据航空发动机叶片上设计理论型线完成设计与制造的一套母板量具，其能够良好的完成对于航空发动机叶片上的叶盆与叶背型线的比较测定。通过航空发动机叶片与量具的对照，并测定其型线与量具之间的缝隙，即可给出工件的误差值。由于不同的航空发动机叶片型面数据不同从而使得不同的航空发动机叶片需要不同的量具。

航空发动机叶片专用量具的设计制造准则：（1）一种量具只能完成对于航空发动机叶片规定截面的测量；（2）由于是实物对比来完成对于航空发动机叶片的测量，因此对于航空发动机叶片测具的精度提供了更高的要求。在进行航空发动机叶片测具的制造过程中，需要尽量制造出接近理想值的各截面型线的样板；（3）所完成的航空发动机叶片测具需要满足操作简便且测量时不得对叶片的表面造成损伤与损坏。

3 航空发动机叶片测具设计制造过程中需要注意的问题

航空发动机叶片测具主要是由测具体以及叶身型面样板设计两个方面的内容，其中测具体又是由叶片定位、样板定位等两个重要的部分组成，并通过将其与测具底座相互配合而组装成完整的测具。

3.1 航空发动机叶片测具体设计制造中的注意事项

航空发动机叶片在进行测量时通常选用榫头为测量的基准面，在进行航空发动机叶片型面测量时，需要在其叶片的各个平行截面内的型值点进行测量，并与列表向对应，各截面质量中心就是测量的坐标原点，其沿着垂直于榫头的Z轴分布，其中榫头的对称中心线与压气机轴线形成一个空间的夹角。这时仅需要注意叶片榫头的加紧与定位以及空间的偏转效果即可。

3.2 航空发动机叶片样板测量法测具的定位

在进行航空发动机叶片型面的测量过程中，为了对叶片中的各个不同的截面内的叶型进行测量，需要使得测具样板测量刃与所测量的截面处于同一平面内，且可以实现叶盆与叶型样板之间的正确快速的定位。在进行叶片测量时，需要将叶片按照其质量的中心线进行水平的安装，因此，只需要将其按照测量截面位置的要求将所有样板定位处于同一平台即可。同时，为了确保测量平台的对称中心线平行与叶片型面的质心线，需要在航空发动机叶片测具体的底座与样板按照平台之间加装一个可调转台，同时转台还能够通过微调来调整转台的角度。完成微调后使用定位销对其进行快速定位，测量平台上需要安装有成对的梳板销，其用于定位平面垂直于平台面和叶片质量中心线，从而使得在使用样板进行叶片的测量时，只需要将样板沿着平台推入到相应的截面，并使得样板定位侧面与梳板销平面进行紧密的贴合，所测量得到的航空发动机叶片型面的误差需要满足叶片制造的误差允许值。

3.3 航空发动机叶片测具叶身型面样板注意要点

航空发动机叶片测具的样板设计制造中需要注意对于测量刃型线的确定，尽管航空发动机叶片测具型线的设计公差带的标注形式不同同时确定叶型测量样板标准型线的方式也不同，但其主要原则都采用的是叶片截面型线的最大实体状态作为测具样板的标准型线，在实际的测量中，为了便于数据处理通常是对所获得型面误差值的角度进行考虑的，但是无论采用何种标注形式，且核心都是以理想型线为测具的标准线来对航空发动机叶片进行测量。

4 影响航空发动机叶片测具精度的因素分析

航空发动机叶片测具是一种较为精密的量具，对于其测量精度的误差的影响因素主要是制造误差，在进行航空发动机叶片测具的设计制造过程中，需要从测量精度与量具制造的经济性的多个方面出发。其中在量具测量中的尺寸链所带来的误差也是影响测量精度的重要方面，航空发动机叶片测具中的叶片定位装置尺寸链是整个测具中较为复杂的尺寸链之一。而在直线尺寸链方面，以样板定位装置中的定位销中心线为基点与样板定位装置一起共同保证样板准的测量特定的叶型截面。

结语

在进行航空发动机叶片测具中，通过采用叶片榫头为测量的基准，从而将对于航空发动机叶片型面测量中的空间测量转换为二维平面测量，达到简化的对于航空发动机叶片型面测量的难度，且通过加装角度调整装置使得对于航空发动机叶片的型面测量更为简单便捷，比较适合应用于生产过程中的跟踪检测。本文主要对航空发动机叶片测具设计制造过程中所需注意是问题进行分析介绍。

[1]陆佳艳，等.航空发动机叶片型面测量方法评述[J].计测技术，2009（29）.