試論葉片測具設(shè)計(jì)模塊化的研究

（中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

試論葉片測具設(shè)計(jì)模塊化的研究

馮 馳 孫玉偉 錢寶娟

（中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

從開發(fā)葉片立式綜合型面測量夾具設(shè)計(jì)的模塊化入手，對所有葉片的測量夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行歸納總結(jié)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化模塊設(shè)計(jì)的開發(fā)，使測量夾具設(shè)計(jì)圖達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、智能化，提升工裝設(shè)計(jì)速度和質(zhì)量，保證葉片生產(chǎn)質(zhì)量。

測量夾具；參數(shù)化；模塊化；立式綜合型面

概述

航空發(fā)動機(jī)葉片是影響發(fā)動機(jī)功能的重要構(gòu)造，并且隨著航空發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展革新，葉片的種類也隨之增加，在各類技術(shù)的支持下，在形狀以及結(jié)構(gòu)上葉片也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，而復(fù)雜多變的結(jié)構(gòu)也需要預(yù)制相適應(yīng)的技術(shù)要求。正是由于這一原因，現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)葉片在生產(chǎn)制造中要求的精度越來越高、制造難度越來越大，因此在工裝設(shè)計(jì)中，要求無論質(zhì)量還是速度都要求與之相適應(yīng)。通過對立式綜合型面設(shè)計(jì)同傳統(tǒng)臥式型面設(shè)計(jì)相比較，可以發(fā)現(xiàn)無論在設(shè)計(jì)周期還是復(fù)雜程度上，立式綜合型面設(shè)計(jì)都較為復(fù)雜，但是縱向分析，發(fā)現(xiàn)在發(fā)動機(jī)中各級壓氣機(jī)片的設(shè)計(jì)方式基本一致，能夠固化、統(tǒng)一葉片結(jié)構(gòu)。因此可以總結(jié)出，通過現(xiàn)代計(jì)算機(jī)編程工具、模塊參數(shù)功能等，得到相應(yīng)的壓氣機(jī)葉片設(shè)計(jì)圖紙，使得設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、智能化，使壓氣機(jī)葉片立式綜合型面測具設(shè)計(jì)規(guī)范化，提升工裝設(shè)計(jì)的速度和質(zhì)量。

1 結(jié)構(gòu)分析

由于技術(shù)的發(fā)展，使得各類設(shè)備在精度要求上不斷的提高，而針對航孔發(fā)動機(jī)這類精密設(shè)備更是如此，為了能夠使得葉片滿足設(shè)計(jì)的要求，在扭轉(zhuǎn)、偏移上，立式綜合型面測具不但具有高度的緊固要求，同事還能夠?qū)π兔鎸?shí)際扭轉(zhuǎn)值、偏移量同理論數(shù)值之間的差讀出。

其測具的結(jié)構(gòu)主要包括：

A定位機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)

B扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及偏移機(jī)構(gòu)

C測量機(jī)構(gòu)

D型面樣板結(jié)構(gòu)以及截面位置結(jié)構(gòu)

1.1 定位結(jié)構(gòu)分析、夾緊結(jié)構(gòu)分析

葉片通過榫頭進(jìn)行定位，立式放置，為了方便測量以及裝夾，夾緊結(jié)構(gòu)的確定以及定位的確定都采用了楔塊原理，保證了葉片的穩(wěn)定可靠。

1.2 型面位置機(jī)構(gòu)和偏移、扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的分析

在進(jìn)行葉片截面型面的設(shè)計(jì)中，其位置的結(jié)構(gòu)確定應(yīng)當(dāng)以立板定位槽為準(zhǔn)。應(yīng)當(dāng)保證槽的寬度以及高度同樣板的長寬靈活多樣葉片各截面型面位置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是由兩側(cè)立板上的定位槽確定，槽寬和槽高與樣板的寬度和高度保證滑動靈活。若結(jié)構(gòu)后端面同立板外側(cè)齊平，那么，便能夠?qū)碚撔兔嫖恢糜枰源_定。通過對截面型面后端同立板側(cè)面之間差值的測量，可以相對讀出型面的誤差。直線運(yùn)動導(dǎo)軌是偏移機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置時(shí)采用的方式，插銷是實(shí)現(xiàn)型面理論位置的基礎(chǔ)部件，型面位置可以通過底板的螺釘進(jìn)行調(diào)整，拔下插銷后，對螺釘進(jìn)行調(diào)整，從而推動支座的運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)葉片的移動，實(shí)現(xiàn)葉片進(jìn)、排氣邊方向的偏移，前方安裝一個百分表，反映葉片沿進(jìn)、排氣邊方向位移的型面相對誤差值。扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)主要是依賴于偏心軸的轉(zhuǎn)動進(jìn)行的，轉(zhuǎn)盤通過偏心軸的帶動繞葉型中心予以運(yùn)動，這一理論中心的位置的控制通過限位塊進(jìn)行調(diào)整，限位塊的位置在鍵槽中，位于轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的前方，測量銷設(shè)置在轉(zhuǎn)盤的右側(cè)中心位置，測量銷的表面直接同百分表接觸。若限位塊移動方向向下，那么百分表會對旋轉(zhuǎn)角度值予以反應(yīng)，底板后方設(shè)置有彈簧結(jié)構(gòu)，在測量完畢后，通過該結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)盤狀態(tài)予以復(fù)原。

1.3 測量機(jī)構(gòu)

測量機(jī)構(gòu)的主要組成部分包括用以測量葉片扭轉(zhuǎn)度的機(jī)構(gòu)、用于測量葉片進(jìn)氣、排氣方向型面的偏差機(jī)構(gòu)，最后還包括用于測量葉片背以及盆方向的偏差量機(jī)構(gòu)，如圖1、圖2中所表示的結(jié)構(gòu)。葉片進(jìn)、排氣邊方向的型面偏差測量由底板前方的百分表實(shí)現(xiàn)。當(dāng)插上插銷時(shí)，百分表調(diào)零，拔下插銷，轉(zhuǎn)動底板前后的可調(diào)螺釘推動支座在底板上滑動 ，百分表反映葉片沿進(jìn)、排氣邊方向的偏差值。

2 立式綜合型面測具設(shè)計(jì)過程的編制及操作

立式綜合型面測具設(shè)計(jì)過程模式可以固化，特別是葉片和測具的建模過程非常繁瑣，且很容易出錯。為了提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，采用VC++2003.NET高級程序設(shè)計(jì)語言開發(fā)了本設(shè)計(jì)軟件。程序運(yùn)行的軟件環(huán)境為：Windows2000及以上操作系統(tǒng)、.NET Framework 1.1及簡體中文語言包、UG NX7.5大型三維繪圖軟件。

結(jié)語

圖1

圖2

通過該項(xiàng)目的深入研究，對測距設(shè)計(jì)目標(biāo)予以全面的實(shí)現(xiàn)，達(dá)到立式綜合型面項(xiàng)目的要求請。同時(shí)以新研制要求作為基礎(chǔ)，能夠?qū)⒋俗鳛榈湫偷哪K結(jié)構(gòu)，在葉片的工裝設(shè)計(jì)中予以應(yīng)用、推廣。該項(xiàng)目通過相關(guān)計(jì)算機(jī)程序，根據(jù)已知相關(guān)參數(shù)，對葉片的型面測具結(jié)構(gòu)進(jìn)行自動化選擇，并通對設(shè)計(jì)圖相關(guān)尺寸參數(shù)的計(jì)算，生成工作樣圖。從根本上適應(yīng)新品的開發(fā)，保證工裝的速度以及設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

[1]UG NX 7．5完全自學(xué)手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010．

[2]NET高級程序設(shè)計(jì)語言[M]．北京：機(jī)械電子出版社，2002．

[3]田剛．鈦合金高速切削過程中的切削力和表面粗糙度建模及參數(shù)優(yōu)化[D]．山東大學(xué)，2010．

F407

A