淺談風扇葉片阻尼臺型面檢測的設計

摘 要：葉片是航空發動機的重要組成部分，發動機的性能與它密切相關。本設計主要解決帶有阻尼臺的風扇葉片型面檢測設計的難題，滿足葉片生產需要，從而保證風扇葉片在發動機中的裝配質量和性能要求。它非常適用于風扇葉片加工生產現場的質量控制，該測具設計結構簡單、，便于操作，裝夾、方便快捷，位置檢測準確、精度高。

關鍵詞：風扇葉片；阻尼臺；半弦長；弦長

1 概述

在航空發動機中，葉片是產生動力的主要零件，在雙涵道渦輪風扇發動機中，壓氣機前面有一級或幾級較大的風扇葉片，一般在風扇葉片高度的適當位置上設置的并互相對接的凸起部分--阻尼臺。其作用是使葉片間形成一個環帶，以增強葉片的剛性并防止顫振，它的存在是必須的，但給葉片加工、裝配和修理帶來相當大的麻煩，它的質量和性能水平對于發動機和飛機的可靠性、安全壽命和性能的提高具有決定性的影響。

國內風扇葉片的阻尼臺型面檢驗方法也不近相同，大體分專用測具、電感測量 、三坐標測量、在線測量等。而我公司此類葉片阻尼臺的型面檢測，大多數還是采用專用樣板測具和限制位置測量檢驗方法。由于阻尼臺的空間幾何尺寸較多，形狀復雜，因此，是風扇葉片檢測設計的技術瓶頸。目前，為了適應風扇葉片批產發展的需求，甩掉單一樣板和限制位置測量的檢測方法，提升我公司葉片整體檢測水平；通過采用UG三維造型建立葉片和測具設計模型，進行仿真模擬設計，提高了設計精度和準確性。測量采用一次性裝夾定位，克服重復定位對測量精度的影響，實現在同一定位安裝位置下定量檢測出葉片阻尼臺型面的綜合偏差。半弦長型面測具設計時采用臥式測量，并利用燕尾雙向夾頭定位；弦長型面測具設計時利用燕尾單向夾頭定位和導套軸向限位夾頭機構，以界定葉片理論位置，通過杠桿百分表可讀出偏移實際值，經實際應用，證明其結構的工藝可行性和設計技術性能完全達到檢測精度的要求。

2 葉片類型和設計要求

阻尼臺的風扇葉片零件圖和設計圖見圖1所示， 此葉片盆、背阻尼臺側面是由兩個雙斜面組成，每個面上的凸肩形狀是圓錐旋轉曲線形成的對稱面，而阻尼臺又處于在葉身型面之上；考慮到葉片噴涂加工的工藝性，這樣給葉片的加工和檢測提出了更高的要求。設計圖紙要求半弦長型面（線性尺寸公差為±0.1mm，型面位置公差為0.02mm）和整個弦長全型面（線性尺寸公差為+0.05mm，型面位置公差為0.02mm）檢測保證涂后裝配。

3 測具設計方案分析

國外為了解決上述問題已廣泛使用電感測量儀，取代了樣板和對表測具型面的檢測方法，而我公司目前仍采用樣板和立式對表測量設計方案。而采用立式測量設計，只能檢測阻尼臺兩側面定點高度上的線性尺寸，位置方向沒有控制，不能滿足設計圖紙半弦長型面和整個弦長全型面檢測要求，而且立式檢測的測具高度大，穩定性較差，為增加穩定性需加大底座的尺寸，增加測具的重量，現場搬運困難。為解決阻尼臺檢測精度，保證產品設計要求，在設計中采用臥式測量結構。千分指示表直接讀數，先測半值，再測全值，直接反映兩阻尼臺型面接觸面空間位置尺寸變化值， 進而達到引入電感測量觸頭和數顯屏及計算機——實現數字化測量設計。

3.1 半弦長型面測具設計分析

見圖2：半弦長型面測具設計時采用臥式測量，利用燕尾雙向夾頭定位和夾緊葉片，以定位葉片理論中心位置和角度方向，用對表件確定半弦長尺寸型面位置，通過杠桿表座對表和讀數測量半弦長型面變化值。由于風扇葉片葉身型面體積較長，為了提高定位精度和檢測質量，方便葉片裝夾，在阻尼臺背向側面增加輔助可調移動支承機構；為了提高檢測速度，在測具上直接帶有對表面，雙向控制阻尼臺型面位置，同時燕尾雙向定位夾頭制造和檢測需要葉片標準件調整定位夾頭和對表面的正確位置；因此，這樣可以控制對表面與定位面空間位置是否符合設計圖紙的要求，并通過阻尼臺標準件調整葉片中心位置和盆方向的阻尼臺型面理論位置，達到與半弦長阻尼臺型面測具一致。并利用調整了杠桿比的杠桿表座，直接讀出相對誤差。

3.2 弦長型面測具設計分析

見圖3：阻尼臺弦長型面測具設計時采用臥式測量，利用單向固定燕尾夾頭定位和軸套限位夾頭機構壓緊葉片，由于風扇葉片葉身型面體積較長，在尾端阻尼臺處曲率變化較大，為了提高定位精度和檢測質量，滿足設計圖尺寸要求，以加工合格后的弦長一側燕尾夾頭型面定位測量，為保證阻尼臺正確位置，用尾部以已加工好的阻尼臺盆向側面型面定位支承，既提高定位精度和檢測質量，又可方便葉片裝夾，并在測具上直接帶有阻尼臺對表面；利用杠桿表座直接讀出相對誤差。同時燕尾單向定位夾頭和定位支承也可以利用標準件調整定位夾頭、定位支承和對表面的正確位置，因此，也可以同時控制對表面與定位面空間位置是否符合設計圖紙的要求，并通過阻尼臺標準件調整葉片盆、背阻尼臺型面間空間位置，達到與整個弦長阻尼臺型面測具一致。

3.3 讀數機構

由于設計圖中阻尼臺被測型面與半弦長和弦長尺寸方向不一致，如圖1中的S向、R向視圖，為了便于工人快速測量1：1直接讀出相對讀數，對杠桿表座的杠桿比進行了調整，使表座在平臺上全部測出整個型面和位置誤差。

4 結束語

該測量設計已解決了我公司風扇葉片在盆、背阻尼臺型面和位置尺寸的檢測要求。該測具設計精度高，位置準確〈0.005mm〉，便于操作，結構簡單，裝夾、方便快捷。通過對阻尼臺半弦長和弦長測具現場檢測的設計應用，可以獲得葉片阻尼臺全型面測量的設計數據，并為將來引入數字化電感頭測量，奠定了工裝設計結構的基礎。它的研制成功大大提高葉片噴涂加工和檢測的質量和速度，省去了以往三坐標檢測葉片成本高、周期長所帶來的時間和人力上的浪費，為葉片研制節省了成本和周期；并且保證了葉片生產的質量，更加滿足新產品和批量生產的要求。

參考文獻

[1]航空工藝裝備設計手冊[M].北京：國防工業出版社，1978.

[2]機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，1979.