淺談風(fēng)扇葉片阻尼臺(tái)型面檢測的設(shè)計(jì)

摘 要：葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能與它密切相關(guān)。本設(shè)計(jì)主要解決帶有阻尼臺(tái)的風(fēng)扇葉片型面檢測設(shè)計(jì)的難題，滿足葉片生產(chǎn)需要，從而保證風(fēng)扇葉片在發(fā)動(dòng)機(jī)中的裝配質(zhì)量和性能要求。它非常適用于風(fēng)扇葉片加工生產(chǎn)現(xiàn)場的質(zhì)量控制，該測具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、，便于操作，裝夾、方便快捷，位置檢測準(zhǔn)確、精度高。

關(guān)鍵詞：風(fēng)扇葉片；阻尼臺(tái)；半弦長；弦長

1 概述

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，葉片是產(chǎn)生動(dòng)力的主要零件，在雙涵道渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，壓氣機(jī)前面有一級或幾級較大的風(fēng)扇葉片，一般在風(fēng)扇葉片高度的適當(dāng)位置上設(shè)置的并互相對接的凸起部分--阻尼臺(tái)。其作用是使葉片間形成一個(gè)環(huán)帶，以增強(qiáng)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(dāng)大的麻煩，它的質(zhì)量和性能水平對于發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)的可靠性、安全壽命和性能的提高具有決定性的影響。

國內(nèi)風(fēng)扇葉片的阻尼臺(tái)型面檢驗(yàn)方法也不近相同，大體分專用測具、電感測量 、三坐標(biāo)測量、在線測量等。而我公司此類葉片阻尼臺(tái)的型面檢測，大多數(shù)還是采用專用樣板測具和限制位置測量檢驗(yàn)方法。由于阻尼臺(tái)的空間幾何尺寸較多，形狀復(fù)雜，因此，是風(fēng)扇葉片檢測設(shè)計(jì)的技術(shù)瓶頸。目前，為了適應(yīng)風(fēng)扇葉片批產(chǎn)發(fā)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(shè)計(jì)模型，進(jìn)行仿真模擬設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)精度和準(zhǔn)確性。測量采用一次性裝夾定位，克服重復(fù)定位對測量精度的影響，實(shí)現(xiàn)在同一定位安裝位置下定量檢測出葉片阻尼臺(tái)型面的綜合偏差。半弦長型面測具設(shè)計(jì)時(shí)采用臥式測量，并利用燕尾雙向夾頭定位；弦長型面測具設(shè)計(jì)時(shí)利用燕尾單向夾頭定位和導(dǎo)套軸向限位夾頭機(jī)構(gòu)，以界定葉片理論位置，通過杠桿百分表可讀出偏移實(shí)際值，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，證明其結(jié)構(gòu)的工藝可行性和設(shè)計(jì)技術(shù)性能完全達(dá)到檢測精度的要求。

2 葉片類型和設(shè)計(jì)要求

阻尼臺(tái)的風(fēng)扇葉片零件圖和設(shè)計(jì)圖見圖1所示， 此葉片盆、背阻尼臺(tái)側(cè)面是由兩個(gè)雙斜面組成，每個(gè)面上的凸肩形狀是圓錐旋轉(zhuǎn)曲線形成的對稱面，而阻尼臺(tái)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(shè)計(jì)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(gè)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方案。而采用立式測量設(shè)計(jì)，只能檢測阻尼臺(tái)兩側(cè)面定點(diǎn)高度上的線性尺寸，位置方向沒有控制，不能滿足設(shè)計(jì)圖紙半弦長型面和整個(gè)弦長全型面檢測要求，而且立式檢測的測具高度大，穩(wěn)定性較差，為增加穩(wěn)定性需加大底座的尺寸，增加測具的重量，現(xiàn)場搬運(yùn)困難。為解決阻尼臺(tái)檢測精度，保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)中采用臥式測量結(jié)構(gòu)。千分指示表直接讀數(shù)，先測半值，再測全值，直接反映兩阻尼臺(tái)型面接觸面空間位置尺寸變化值， 進(jìn)而達(dá)到引入電感測量觸頭和數(shù)顯屏及計(jì)算機(jī)——實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測量設(shè)計(jì)。

3.1 半弦長型面測具設(shè)計(jì)分析

見圖2：半弦長型面測具設(shè)計(jì)時(shí)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(shù)測量半弦長型面變化值。由于風(fēng)扇葉片葉身型面體積較長，為了提高定位精度和檢測質(zhì)量，方便葉片裝夾，在阻尼臺(tái)背向側(cè)面增加輔助可調(diào)移動(dòng)支承機(jī)構(gòu)；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(tái)型面位置，同時(shí)燕尾雙向定位夾頭制造和檢測需要葉片標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)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(shè)計(jì)圖紙的要求，并通過阻尼臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)整葉片中心位置和盆方向的阻尼臺(tái)型面理論位置，達(dá)到與半弦長阻尼臺(tái)型面測具一致。并利用調(diào)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(shè)計(jì)分析

見圖3：阻尼臺(tái)弦長型面測具設(shè)計(jì)時(shí)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(jī)構(gòu)壓緊葉片，由于風(fēng)扇葉片葉身型面體積較長，在尾端阻尼臺(tái)處曲率變化較大，為了提高定位精度和檢測質(zhì)量，滿足設(shè)計(jì)圖尺寸要求，以加工合格后的弦長一側(cè)燕尾夾頭型面定位測量，為保證阻尼臺(tái)正確位置，用尾部以已加工好的阻尼臺(tái)盆向側(cè)面型面定位支承，既提高定位精度和檢測質(zhì)量，又可方便葉片裝夾，并在測具上直接帶有阻尼臺(tái)對表面；利用杠桿表座直接讀出相對誤差。同時(shí)燕尾單向定位夾頭和定位支承也可以利用標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)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(shí)控制對表面與定位面空間位置是否符合設(shè)計(jì)圖紙的要求，并通過阻尼臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)整葉片盆、背阻尼臺(tái)型面間空間位置，達(dá)到與整個(gè)弦長阻尼臺(tái)型面測具一致。

3.3 讀數(shù)機(jī)構(gòu)

由于設(shè)計(jì)圖中阻尼臺(tái)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(shù)，對杠桿表座的杠桿比進(jìn)行了調(diào)整，使表座在平臺(tái)上全部測出整個(gè)型面和位置誤差。

4 結(jié)束語

該測量設(shè)計(jì)已解決了我公司風(fēng)扇葉片在盆、背阻尼臺(tái)型面和位置尺寸的檢測要求。該測具設(shè)計(jì)精度高，位置準(zhǔn)確〈0.005mm〉，便于操作，結(jié)構(gòu)簡單，裝夾、方便快捷。通過對阻尼臺(tái)半弦長和弦長測具現(xiàn)場檢測的設(shè)計(jì)應(yīng)用，可以獲得葉片阻尼臺(tái)全型面測量的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并為將來引入數(shù)字化電感頭測量，奠定了工裝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。它的研制成功大大提高葉片噴涂加工和檢測的質(zhì)量和速度，省去了以往三坐標(biāo)檢測葉片成本高、周期長所帶來的時(shí)間和人力上的浪費(fèi)，為葉片研制節(jié)省了成本和周期；并且保證了葉片生產(chǎn)的質(zhì)量，更加滿足新產(chǎn)品和批量生產(chǎn)的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]航空工藝裝備設(shè)計(jì)手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，1978.

[2]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1979.