楊慶先

中國(guó)航發(fā)常州蘭翔機(jī)械有限責(zé)任公司 江蘇常州 213022

1 序言

葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的關(guān)鍵零部件，種類(lèi)繁多，其質(zhì)量直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣動(dòng)力性能和機(jī)械效率，其測(cè)量也成為控制發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量的關(guān)鍵。

按航標(biāo)HB 5647-98要求，葉片都是分截面測(cè)量和評(píng)價(jià)的。普通三坐標(biāo)測(cè)量截面曲線一般按二維曲線測(cè)量和計(jì)算，而實(shí)際上葉片截面是沿縱向變化的（見(jiàn)圖1），這樣就會(huì)存在余弦誤差（見(jiàn)圖2），余弦誤差的大小依葉片沿縱向變化程度而定。

圖1 葉片沿縱向變化

圖2 余弦誤差示意

2 測(cè)量方法

為有效規(guī)避余弦誤差，我們總結(jié)了一種測(cè)量方法，具體如下。

圖3 測(cè)桿測(cè)針

（1）特制測(cè)桿測(cè)針 特制一套測(cè)桿測(cè)針（見(jiàn)圖3），1#球形測(cè)針是為建立葉片坐標(biāo)系所用，2#針形測(cè)針是為測(cè)量葉型所用，長(zhǎng)短可調(diào)。長(zhǎng)短依葉片大小形狀而定，可特制也可借用RENISHAW公司測(cè)桿進(jìn)行組合。

該測(cè)桿測(cè)針的校準(zhǔn)可參照星形測(cè)針的校準(zhǔn)格式，取針形測(cè)針的測(cè)球直徑為0，改變標(biāo)準(zhǔn)球緯度控制校準(zhǔn)精度，一般針形測(cè)針的測(cè)球校準(zhǔn)后等效直徑＜0.03mm即可。

（2）建立測(cè)量坐標(biāo)系 葉片坐標(biāo)系可分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是將坐標(biāo)系建立在葉片安裝夾具上，基準(zhǔn)可在夾具上選取，可使用1#球形測(cè)針按常規(guī)建立；另一類(lèi)是將坐標(biāo)系建立在葉片上，采用6點(diǎn)定位原理，可使用1#球形測(cè)針迭代建立。

（3）測(cè)量路徑規(guī)劃 首先讀入葉片C A D數(shù)模，根據(jù)葉片的設(shè)計(jì)和檢測(cè)要求，在葉片上沿葉身方向截取數(shù)個(gè)截面線，提取截面規(guī)劃測(cè)量點(diǎn)位，如圖4所示。

圖4 測(cè)量點(diǎn)位

其次，將葉身分為葉盆和葉背兩部分，使用2#針形測(cè)針在相應(yīng)部分和坐標(biāo)平面內(nèi)測(cè)量。葉盆部分測(cè)量如圖5所示。再將測(cè)桿旋轉(zhuǎn)180°進(jìn)行葉背部分測(cè)量，如圖6所示。

圖5 葉盆部分測(cè)量

圖6 葉背部分測(cè)量

相應(yīng)增加躲避碰創(chuàng)的goto點(diǎn)，最后將幾次采集的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一個(gè)數(shù)據(jù)文件中，返回到CAD模型，沿葉身方向移動(dòng)到下一截面，繼續(xù)上述操作，直至完成測(cè)量。

（4）測(cè)量結(jié)果誤差比對(duì) 由于是在CAD模型上直接規(guī)劃的測(cè)量位置和點(diǎn)數(shù)，測(cè)量結(jié)果與CAD數(shù)模是關(guān)聯(lián)在一起的，這樣就可以進(jìn)行曲線的理論與實(shí)際最佳擬合比較（見(jiàn)圖7）和形狀誤差分析（見(jiàn)圖8）。

圖7 最佳擬合比較

圖8 形狀誤差分析

3 結(jié)束語(yǔ)

本文使用的是生產(chǎn)型三坐標(biāo)、ARCOCAD測(cè)量軟件、PH10M旋轉(zhuǎn)測(cè)座和TP6傳感器。由于采用針形測(cè)針測(cè)量葉片截面，測(cè)球半徑幾乎為0，因此有效躲避了余弦誤差，使測(cè)量精度得到了有效提高，是目較好的前解決余弦誤差的方式。