汽輪機中級葉片量具外觀設計

浙江廣廈建設職業技術學院 呂航鷹

1 前言

汽輪機的葉片直接影響汽輪機的工作性能，其制造精度對機組的效率和性能有直接的影響，而大部分的葉片均設計成變截面曲面，這種自由曲面的檢測一直以來都是葉片加工中的一大難點，所以本文擬對葉片曲面測量進行一種量具外觀設計。

2 葉片量具設計方案選擇

在設計量具的整體方案之前，必須滿足以下幾個關鍵點。

（1）量具上葉片的定位要與加工夾具葉片的定位一致。

（2）樣板裝配后，原型線的原點要在葉片的中心軸線上。

（3）在測量樣板的時候裝配要方便。

需測量的葉片的總長為371.7mm，屬中小型葉片，所以在檢測精度的時候葉片的擺放方式選擇就可以多樣化。經比較，選擇測量時葉片為豎放的方案。

該葉片（連同葉根和葉冠）長度為371.7mm，其中葉冠保留工藝孔那一段，葉身的長度為266.7mm。

圖1 葉片的整體尺寸圖（單位：mm）

3 葉片量具的設計

根據葉片相關信息及設計要滿足的要求，設計出如圖2所示的量具形式。其中主要相關結構件說明如下：

（1）工件定位塊，其作用是為葉片的葉根提供定位。其工作原理：采用其一個傾斜面為葉根裝配面的定位面，限制Y方向的移動自由度和Z方向旋轉自由度，該傾斜面的角度為1.5度，該定位面的對面為空，不對Y方向進行夾緊，因為在測量的時候無外力，并且被測量的葉片為小件，所以不需要夾緊，為葉片的測量提供了方便。

（2）鑲板，其作用是定位測量樣板。其工作原理：樣板擺放的形式是平放在定位銷上，而銷的軸線位置有一定的要求，位置要求為使得樣板擺放后樣板的中心正好要與測量的型面截面相符合。為了互換性和保證加工的一致性，把鑲板的大致尺寸設計成相同的尺寸，例如總高度相同，銷分配的距離和到底面尺寸相同，鑲板分別與兩立柱相連接，鑲板因磨損可以裝配新的鑲板。

（3）頂針部分，其作用是使葉片的軸線得到定位。保證葉片在測量時不會偏移，防止葉片傾斜。其工作原理：其結構是一個鉸鏈結構，通過開、合動作來調整頂針的位置，當鉸鏈固定的時候，頂針上下移動進行被測量葉片的夾緊，上下有一定的寬裕度給葉片能在不把鉸鏈打開的狀態下完成葉片的裝夾。

圖2 葉片量具總裝圖

4 量具的使用

利用量具檢測時，先放置葉片定位塊，再按裝葉片，給葉根定位，夾緊后再用上面的頂針定位夾緊，這樣葉根定位塊定位可以開始進行測量了。在靠近葉片中心的地方放置光源，然后依次測量每一組截面型線，測量的順序按照由下至上的順序進行測量，分別記錄每一個截面的測量結果。頂針的軸線與葉片軸線的同軸度已經在裝配量具后調整得到保證，使得頂針的位置能精確定位，然后上緊螺栓，之后就可以不對頂針的位置進行調整而完成一個批量的葉片的測量。

[1]石道中.汽輪機設計基礎[M].機械工業出版社.1990.

[2]吉林電力學院編.汽輪機基礎知識[M].水利電力出版社.1975.

[3]何小柏.機械設計基礎課程設計[M].高等教育出版社.1996.