發動機技術引進對幾何量檢測技術的促進作用

周淑桂

（中國航發湖南動力機械研究所，湖南 株洲 412002）

航空發動機是整個機械制造和設計中比較重要的部分，是工業領域非常關鍵的技術，想要提高制造技術的水平，需要更加先進的檢測劑量技術作為支撐。為了提高航空發動機各種零部件運作性能，使用高水平計量測試技術非常關鍵，同時，也需要確保各種檢測裝置數據有一定的可靠性。

1 檢測葉片技術分析

在航空發動機中，葉片是使用比較多的，而且形狀復雜，它會給發動機的安全和性能造成很大影響，該部分葉片需要使用精密鍛造技術，想要準確定位測量葉片精密鍛造，葉片一般都是三維曲面，測量方法比較復雜，需要多種測量裝置作為支撐。早期葉片檢測的方法都是利用葉片樣板型面視透光進行檢測，還有根據葉型靠模打表法來檢測截面型線誤差（搖擺測具法）。檢測以模打表法檢測的準確度在0.1 mm左右，一般都是根據工作人員目視的經驗進行判定，準確度在0.2 mm左右。之后引進了斯貝發動機，關于葉片檢測技術已經經過了3個階段的改革。

1.1 第一次提高檢測準確度的改革

英國使用的平臺劃線是借助電感量儀對葉片定標，從而找到特征點位置，之后根據平臺測量特征點打表實際值，將其作為電感量儀標準值進行定標。在實踐中，使用無余量精鍛葉片檢測方法，會出現很大的誤差。為了解決上述問題，人們開始以零件設計圖利用坐標測量機和專業定位夾具，選擇測量球上結合專門的定位測量夾具，根據葉片要求使用測量機探針直接進行檢測，從控制軟件定位坐標探測測量球的球心。利用夾具進行自動數據處理、建立自動基準測量，之后得到葉片特征值標準，這樣可以消除彈性葉片變形、反復翻轉、因為定位劃線夾具的作用力、劃線位置點造成的誤差，從而提高葉片精確度定標的數據。葉片定標劃線測量方法出現誤差的原因包括反復翻轉、葉片彈性變形、劃線作用力、劃線夾具定位裝夾、劃線點位置誤差、葉片彈性變形等。

1.2 斯貝發動機使用的電感量儀技術

在技術引進階段，人們為了更好地確定葉片真值定標方法，我國開始有人引進了葉片人工劃線檢測的方法，這種方法是根據葉片多自由度進行平臺劃線對夾具以及打表測量等，那時一般采取電感量儀真值定標來獲取葉片方法，多通道葉片檢測成品電感量儀一般都是進行定點測量，在光學跟蹤對指定的截面進行投影儀型線實現檢測。在動機葉片中發動機使用斯貝技術后，開始有電感量儀多通道快捷多尺寸進行檢測葉片的應用。但電感量儀測量使用前需要使用葉片定標的特征值完成標定，這種方法為小于量斯貝發動機檢測半精鍛葉片需求提供了服務。

2 從表面光潔度轉變為粗糙度

以往，加工表面的評價和定義都是使用國標表面光潔度，以目視光潔度比較樣塊，使用測量儀根據取樣長度計算粗糙度，然后就能計算出設備加工表面粗糙度，完全沒有定量測量方法，從而指導定量評定，減少人為因素造成的影響。在引進斯貝發動機技術后，表面粗糙相關概念以及相關測量方法開始出現。

3 校準放大圖方法的研究

關于放大圖無法檢測相關問題，在零件檢測中使用放大圖是輪廓投影標準，一些廠家為研發測量機提供了一種放大圖校準設備，建立《放大圖校準規范》，出現了檢測和校準放大圖技術，這為提高投影類檢測數據準確度提供了幫助。這種方法也為檢測航空發動機零部件投影輪廓提供了解決對策。

4 榫槽渦輪盤拉刀檢測方法探索

在發動機中使用了斯貝技術后，我國還引進了根據英方工藝環節的標準提出的拉刀測試方法，這種方法就是在平面投影儀放大50倍上將標準放大圖和拉刀試塊進行比較。需要人工在實際檢測中進行校對，焦距調整還需要手動進行，通過目視方法擬合放大圖和放大后的拉刀試塊影響輪廓，從而獲得檢測結果。經過長期的實踐，影響了實際檢測準確度，人們發現分辨力、準確度等會給這種光學投影設備造成影響，需要反復檢測才能滿足拉刀輪廓的檢測要求。

經過對國外一些智能影響測量技術的探索和調研發現，數字化測量技術可以實現自動采樣、對焦、評定等，經過反復檢測發現只有1.3 μm的測量誤差和1.5 μm的準確度誤差，拉刀輪廓度與檢測要求符合，榫槽拉刀也使渦輪盤智能影像檢測方法得到了使用。在拉刀試塊中使用自動化測量極大地提高了檢測效率，在投影儀上檢測一件拉刀試塊需要1 h左右，而自動技術只需要3 min。另外，該測量技術也能為拉刀制造效率和質量提供很大幫助，這也為以后拉刀檢測方法提供了發展方向，促進了渦輪盤榫槽檢測方法的改革。

5 渦輪低壓長軸內型面測量系統研究

在發動機研發工作的進行中，發動機雙轉子大型低壓渦輪長軸逐漸增長，設計圖對每個轉接點檢測型面內墻、轉接形狀也有了更高的要求。根據公差要求，確定軸向和軸向坐標值，進行裝置測量誤差需要小于0.006 mm。傳統的方式利用模板進行測量，無法達到想要的準確度。而使用解剖測量驗證的方法，不僅提高了制造成本，也無法準確測量長軸質量。為了解決這個問題，開始使用微型特制電感掃描側頭、長軸內墻長測桿進行掃描測量，但因為長軸內腔內徑比較小，不能保證長測桿的剛度，借助了激光跟蹤儀進行測桿，實現了修正補償實時檢測的效果。將測桿頭作為檢測點，使用掃描電感側頭進行型面內腔掃描，利用激光跟蹤儀進行軸向位置數據測量。

6 結束語

在中國航空工業中，斯貝發動機技術的出現為我國發動機的研發提供了很大的幫助，也提高了我國航空計量測試技術的水平，這為計量測試技術的發展指明了方向，使測量技術的校準不斷改進，為多種生產提供了參考。

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