錢寶娟 孫海麗 彭會文 朱靜宇

（中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

1 概論

隨著航空發(fā)動機的更新?lián)Q代，葉片的種類越來越多，形狀結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，技術(shù)要求也越來越嚴格，制造難度的加大，高的精度要求，所以，工裝設(shè)計的速度和質(zhì)量也要與之匹配。一直以來，葉片的測具設(shè)計任務(wù)滯約我公司新機科研生產(chǎn)，但是每同類葉片的工裝設(shè)計結(jié)構(gòu)又基本相同，尺寸略有差異。尤其是壓氣機葉片在航空發(fā)動機中的級數(shù)較多（一般是9級），數(shù)量之多，但其葉片設(shè)計結(jié)構(gòu)的構(gòu)成大體相同，大小不等。由于立式綜合型面測具設(shè)計結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的臥式型面測具設(shè)計較復(fù)雜，而且設(shè)計周期較長，而各級壓氣機葉片的立式綜合型面測具設(shè)計方法基本一致，結(jié)構(gòu)可統(tǒng)一、固化，因此，可以歸納總結(jié)，并利用計算機輔助編程，UG三維基元模塊參數(shù)化功能，達到壓氣機葉片立式綜合型面測具設(shè)計圖紙--標準化、模塊化、智能化，使壓氣機葉片立式綜合型面測具設(shè)計規(guī)范化，提升工裝設(shè)計的速度和質(zhì)量。在這種情況下，探索出一條適合我公司乃至本行業(yè)所有類型葉片工裝設(shè)計需求的新的設(shè)計方法，開發(fā)出參數(shù)化三維、二維圖庫，對其它葉片工裝設(shè)計智能化的工作開發(fā)至關(guān)重要。

2 目標的分析

2．1設(shè)計要求和零件類型分析

圖1 葉片零件圖和設(shè)計圖

壓氣機葉片見上圖1:設(shè)計圖要求檢測幾個截面的葉盆、葉背型面是否在理論輪廓內(nèi)，或在葉身型面允許扭轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)葉盆、葉背型面是否合格，及在葉身型面允許偏斜的范圍內(nèi)葉盆、葉背型面是否合格。

一般型面測具設(shè)計采用傳統(tǒng)的臥式型面測具檢測，臥式型面測具檢測葉身型面輪廓度是借助于型面樣板，通過型面樣板與葉身或型面測具肋下基準面的透光方式來人為觀察判斷，檢測時極容易產(chǎn)生人為因素的誤差，并且不能讀出偏差的實際數(shù)值，對葉身型面是否合格影響較大。而立式型面綜合測具，采用立式裝夾定位能克服臥式葉片的葉身容易變形，實現(xiàn)各截面檢測樣板限位導(dǎo)向滑動，在同一定位夾緊狀態(tài)下檢測出葉片型面的綜合偏差，采用直線運動導(dǎo)軌，偏移和扭轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)臺上實現(xiàn)，型面支座平移，百分表可測得葉片進、排氣邊方向的型面位移變化值，轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，百分表可測得型面角度變化值，葉身盆、背方向的型面變化量由兩側(cè)的百分表測得。經(jīng)研究論證，該立式綜合型面測具整體結(jié)構(gòu)緊湊，能完全達到葉身型面綜合檢測精度，滿足設(shè)計圖紙的要求。

2.2 目標實現(xiàn)需要突破的技術(shù)關(guān)鍵

確定立式型面綜合測具設(shè)計的結(jié)構(gòu)（數(shù)學(xué)模型）。編制立式型面綜合測具結(jié)構(gòu)設(shè)計程序和參數(shù)化數(shù)據(jù)庫。建立立式型面綜合測具結(jié)構(gòu)三維模型圖、二維圖設(shè)計庫。

3 立式綜合型面測具的結(jié)構(gòu)分析

目前葉片的葉身型面精度要求越來越高，而立式型面綜合測具的偏移、扭轉(zhuǎn)測量精度較高，并且還能讀出型面相對理論位置的偏移、扭轉(zhuǎn)誤差值。

立式綜合型面測具的結(jié)構(gòu)，主要由以下幾部分組成：定位及夾緊機構(gòu)；偏移、扭轉(zhuǎn)機構(gòu)；確定截面位置機構(gòu)及型面樣板；測量機構(gòu)

3.1 定位及夾緊部分的結(jié)構(gòu)分析

葉片立式放置，是用葉片榫頭部分定位，為了便于葉片葉型測量和裝夾，采用楔塊原理定位和夾緊的結(jié)構(gòu)，使葉片定位穩(wěn)定可靠。如圖2所示。

3.2 型面位置機構(gòu)和偏移、扭轉(zhuǎn)機構(gòu)的分析

葉片各截面型面位置的設(shè)計結(jié)構(gòu)是由兩側(cè)立板上的定位槽確定。

圖2 定位夾緊結(jié)構(gòu)圖

圖3 .1型面位置機構(gòu)圖

槽寬和槽高與樣板的寬度和高度保證滑動靈活。當各截面葉盆、葉背型面樣板的后端面與兩側(cè)立板的外側(cè)面齊平時，為葉片各截面理論型面的位置。通過測量各截面型面樣板的后端面與兩側(cè)立板外側(cè)面的相對差值，讀出葉片各截面葉盆、葉背方向型面的相對誤差值。如圖3.1所示。

3.3測量機構(gòu)

測量機構(gòu)由三部分組成，有葉片進、排氣邊方向的型面偏差測量機構(gòu)，有葉片扭轉(zhuǎn)角度的線性測量機構(gòu)，還有葉片盆、背方向的型面偏差測量機構(gòu)，葉片進、排氣邊方向的型面偏差測量由底板前方的百分表實現(xiàn)。當插上插銷時，百分表調(diào)零，拔下插銷，轉(zhuǎn)動底板前后的可調(diào)螺釘推動支座在底板上滑動 ，百分表反映葉片沿進、排氣邊方向的偏差值。

葉片扭轉(zhuǎn)的角度值由測具右前方的百分表實現(xiàn)。當臺階限位塊處于轉(zhuǎn)盤位置時，百分表調(diào)零，當臺階限位塊下移，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，百分表反映旋轉(zhuǎn)角度的線性值，完成測量后，由底板后方的彈簧裝置將轉(zhuǎn)盤復(fù)位到原始狀態(tài)。

4 立式綜合型面測具設(shè)計過程的編制及操作

立式綜合型面測具設(shè)計過程模式可以固化，特別是葉片和測具的建模過程非常繁瑣，且很容易出錯。為了提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量，采用VC++2003.NET高級程序設(shè)計語言開發(fā)了本設(shè)計軟件。程序運行的軟件環(huán)境為：Windows2000及以上操作系統(tǒng).NET Framework 1.1及簡體中文語言包、UG NX7.5大型三維繪圖軟件。程序運行的硬件環(huán)境為：采用Penium III 800MHZ及以上的處理器，至少128MB內(nèi)存，10GB以上磁盤空間，顯示器分辨率推薦使用1024*768。

首先要選擇智能設(shè)計向?qū)У念愋汀~片型面測具，當按確定按鈕后，進行葉片參數(shù)輸入、模型參數(shù)選擇；并一一選擇定位形式、方式等獲得葉片型面測具設(shè)計的相應(yīng)數(shù)據(jù)；在按確定按鈕前，選擇好克隆設(shè)計的路徑和文件夾。然后，進入導(dǎo)入葉片模型文件界面，輸入已建立的葉片模型文件名，進行葉片參數(shù)輸入，模型參數(shù)可以重復(fù)選擇。

選擇時必須從上向下，有一個特殊樣板時用第一個按鈕選擇，有兩個時用前兩個選擇，以此類推。每個按鈕選擇截面線時，先選此截面的葉背截面線，再選葉盆截面線，即一個按鈕選擇兩條截面線，一為葉背，一為葉盆。截面號和樣板倒角方向數(shù)量必須與最后選擇的截面線數(shù)量一致，否則程序不能執(zhí)行。默認存儲路徑為當前用戶Home下的“工裝模塊設(shè)計”文件夾，也可以在下方的輸入欄中輸入其他存儲路徑。

結(jié)論

目前通過該項目的研制開發(fā)，可以實現(xiàn)立式型面綜合測具全部設(shè)計的預(yù)期目標。為適應(yīng)新機研制需要，可作為葉片型面綜合檢測典型模塊化結(jié)構(gòu)，推廣應(yīng)用到其它葉片工裝設(shè)計中。本項目能達到按已知葉片給定參數(shù)，通過計算機編制程序自動選擇測具的結(jié)構(gòu)，及計算定位與測量間幾何尺寸，并且生成完整的工裝設(shè)計圖樣。使壓氣機葉片立式綜合型面測具設(shè)計規(guī)范化、智能化，提升工裝設(shè)計的速度和質(zhì)量。

[1]《航空工藝裝備設(shè)計手冊》編寫組編.北京國防工業(yè)出版社，1978.

[2]《機械設(shè)計手冊》聯(lián)合編寫組編.化學(xué)工業(yè)出版社，1979.

[3]《UG NX 7.5完全自學(xué)手冊》博創(chuàng)設(shè)計坊組編.北京機械工業(yè)出版社，2010.

[3]NET高級程序設(shè)計語言.北京：機械電子出版社，2002.