三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片檢測(cè)中的應(yīng)用及開(kāi)發(fā)

董添

[摘要]我廠對(duì)IOTAl203D型測(cè)量機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造，用微機(jī)仿真三坐標(biāo)機(jī)的終端，實(shí)現(xiàn)了微機(jī)與三坐標(biāo)機(jī)數(shù)據(jù)的雙向傳遞，建立了葉片型面測(cè)量數(shù)據(jù)處理和圖形顯示系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)繪圖，在我廠新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和新機(jī)試制中發(fā)揮了重要的作用。

[關(guān)鍵詞]三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、測(cè)量機(jī)繪圖、葉片型面、數(shù)據(jù)處理、AUTOCAD。

[中圖分類(lèi)號(hào)]C37 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1672-5158（2013）06-0093-01

我廠是制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)業(yè)化廠，工廠購(gòu)進(jìn)一臺(tái)意大利DEA公司生產(chǎn)的IOTAl203D型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，主要是用來(lái)進(jìn)行各種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片廣以及葉型弦寬公差等等。隨著我國(guó)航空工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)葉片型面公差的要求越來(lái)越嚴(yán)，手工處理已不能適應(yīng)發(fā)展的需要。為此，我們?cè)谡莆樟藴y(cè)量機(jī)的軟、硬件的基礎(chǔ)上，對(duì)我廠意大利DEA公司的IOTA1203D型三座標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了微機(jī)仿真三座標(biāo)機(jī)終端的功能，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的雙向傳遞，以AUTOCAD繪圖軟件為平臺(tái)的基礎(chǔ)上，建立了葉片型面圖形數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，葉片型面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理比較直觀、準(zhǔn)確，滿(mǎn)足了工廠生產(chǎn)科研的需要。

一、葉片型面測(cè)量數(shù)據(jù)處理和圖形顯示系統(tǒng)

系統(tǒng)主要以AUTOCAD為平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及圖形顯示，同時(shí)利用HELP語(yǔ)言、VB語(yǔ)言編制了輔助處理和接口轉(zhuǎn)換程序和葉片型面測(cè)量專(zhuān)用程序等支持軟件，實(shí)現(xiàn)了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)與AUTOCAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件包）進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換功能，并在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出來(lái)，這樣可監(jiān)測(cè)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量過(guò)程，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)和修正測(cè)量中的問(wèn)題，從而提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。

二、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的葉片齒形放大圖的繪制

我廠生產(chǎn)的葉片，無(wú)論是軍品還是民品，對(duì)榫齒的精度要求很高，而且種類(lèi)多，隨著投影檢測(cè)技術(shù)在生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，我廠通過(guò)對(duì)現(xiàn)有三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造后，在保持原有的測(cè)量功能上，增加了平板繪圖的功能，能進(jìn)行精密的齒形放大圖的繪制。

實(shí)現(xiàn)三測(cè)機(jī)繪圖需要完成兩項(xiàng)工作：

（1）、繪圖筆架和專(zhuān)用繪圖平板的制作：

繪圖筆架是根據(jù)所用繪圖筆的外形，并根據(jù)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上的裝夾方式而設(shè)計(jì)的繪圖，采用繪圖機(jī)上用的繪圖水筆和真空油筆。

專(zhuān)用繪圖平板的制作：

實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)繪圖，主要是為了繪制測(cè)量用精密放大圖，對(duì)繪圖的線(xiàn)條、尺寸要求很?chē)?yán)。

（2）、繪圖軟件的編制：

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)所帶微機(jī)采用HELP語(yǔ)言，內(nèi)存128K，在此基礎(chǔ)上，我們建立了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)接受的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在微機(jī)上成功編制了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口程序，能夠?qū)UTOCAD編輯的圖形轉(zhuǎn)換成三坐標(biāo)繪圖數(shù)據(jù)。

三坐標(biāo)機(jī)繪圖主要是利用三坐標(biāo)機(jī)連續(xù)定位的功能。繪制放大圖時(shí)盡量用細(xì)筆畫(huà)，以減小檢驗(yàn)員的瞄準(zhǔn)誤差，設(shè)計(jì)圖上線(xiàn)寬一般要求0.20mm。影響放大圖的繪制精度主要有以下幾個(gè)方面：

1、三坐標(biāo)機(jī)定位精度A1：A1=2+4*L/1000（L取1000）=6（um）

2、圖板不平帶來(lái)的誤差A(yù)2：因?yàn)樵O(shè)計(jì)的繪圖筆架都帶有伸縮性，能可靠保證繪圖筆在進(jìn)行放大圖繪制中始終保持與圖紙明膠板接觸，圖板不平影響放大圖線(xiàn)條的粗細(xì)不均。一般圖板調(diào)整到1000mm范圍上差0.30～0.50mm即可。在這個(gè)范圍內(nèi)，誤差很小，可忽略不計(jì)

3、繪圖筆架內(nèi)外套簡(jiǎn)間隙帶來(lái)的誤差A(yù)3：繪圖筆架是自行設(shè)計(jì)的，內(nèi)外套筒間隙要求±0.01mm，內(nèi)套筒是固定繪圖筆的，畫(huà)筆總的有效長(zhǎng)度是內(nèi)套筒長(zhǎng)度的兩倍。

4、總的誤差A(yù)=+SQRT（A1^2+A3^2）=±0.021（mm），總的誤差A(yù)只有放大圖公差的1/5左右，完全滿(mǎn)足精密放大圖的繪制。

三、應(yīng)用

從項(xiàng)目交付至今，在工廠各類(lèi)型葉片檢測(cè)中發(fā)揮了突出的作用。

在葉片檢測(cè)上，先后對(duì)工廠某型發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力渦輪、日本三菱重工一導(dǎo)二導(dǎo)、德國(guó)蒂森公司、法國(guó)SNECMA公司、意大利新比隆公司等葉片進(jìn)行了檢測(cè)，滿(mǎn)足了工廠質(zhì)量評(píng)審、質(zhì)量審核的要求。

該項(xiàng)目交付使用后，在葉片測(cè)繪以及在葉片制造過(guò)程中進(jìn)行工藝評(píng)審發(fā)揮了作用。在葉片制造過(guò)程中進(jìn)行某一工序時(shí)，由于工藝裝備、加工設(shè)備等因素，產(chǎn)生工檢矛盾，應(yīng)用該系統(tǒng)提供的功能，對(duì)葉片能進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測(cè)量，為工藝部門(mén)查找原因，修定工藝路線(xiàn)提供了參數(shù)。通過(guò)圖形，加工人員可清淅地看到有余量的地方，余量有多大，指導(dǎo)加工人員進(jìn)行加工，保證了生產(chǎn)順利進(jìn)行，能縮短產(chǎn)品試制周期，提高了葉片生產(chǎn)效率。

該頂目交付驗(yàn)收后，在測(cè)量機(jī)保持原有全部測(cè)量功能上，增加了平板繪圖的功能，能進(jìn)行精密的齒形放大圖的繪制。據(jù)了解，利用三坐標(biāo)機(jī)進(jìn)行繪圖，國(guó)內(nèi)許多廠家都做過(guò)償試，但像我廠這樣繪制精密的投影檢測(cè)用放大圖（最大能畫(huà)A0幅面）還不多。自交付應(yīng)用以來(lái)，共計(jì)為工廠繪制各類(lèi)放大圖200多張，為工廠節(jié)省開(kāi)支近20萬(wàn)元。

參考文獻(xiàn)

[1]《微機(jī)原理與接口技術(shù)》賈智平，主編

[2]《IOTA型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)使用說(shuō)明書(shū)》中國(guó)航空精密機(jī)械研究所

[3]《HELP語(yǔ)言梗概》

[4]《誤差理論與數(shù)據(jù)處理》梁晉文，陳林才，何貢，編著

[5]《AUTOCAD使用指南》中國(guó)希望科技集團(tuán)公司