叶型板弦长的测量方法及测具设计研究

谢庆飞 唐晓东 姚红梅

（中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁 沈阳 110043）

1 概述

如图1所示，此图为某T型叶型板线切割工序示意图，切割方向指向轴心，保证两侧角度D°±22′及叶型孔中心所在截面外圆的弦长尺寸C±0.1和B±0.1。此类零件通常采用止口定位，由于此零件给出测量基准为叶型孔中心位置，所以采用叶型样条曲线拉伸形成的曲面进行角向定位，同时在叶型板外圆使用双压板进行压紧，最终使用对比测量的方法进行精确测量。

图1

2 方案确定和装置设计研究

2.1 定位机构的确定

此T型叶型板内圆为基准且尺寸精度较高，故采用内圆止口贴合定位。被测尺寸为从叶型孔中心所在截面外圆的弦长，所以采用叶型孔叶背样条曲线沿指向圆心的方向拉伸，形成的定位块进行角向定位，从而确定了T型叶型板的轴向及径向的空间位置。

2.2 测量机构

常规尺寸测量方法采用垂直线段测量，通过打表或卡板大端及小端确定尺寸合格与否。而此零件尺寸为叶型孔中心所在截面外圆的弦长，测量尺寸的原点是虚拟的叶型中心点，所以无法使用常规的测量方法，因此该量具采用模拟测量端面然后打表进行对比测量。通过测量模拟端面及实际零件端面尺寸，得出其差值，最终得出实际端面的尺寸。

以上是该量具的定位及测量机构，下面将介绍设计的过程。

2.3 设计过程

2.3.1 首先使用UG按被测零件设计图尺寸进行三维建模，并确定被测尺寸原点（叶型孔中心点）。通过叶型孔中心点及垂直于发动机轴线做基准面，与叶型板外圆的交线即为叶型孔中心所在截面外圆的弧长。

2.3.2 建立量具轴向定位块。由于此零件采用内圆止口定位，因此在轴向建立弧形定位块，使零件的内圆止口与定位块紧密贴合，起到轴向定位的作用。径向方向的定位，由于此零件测量的尺寸为叶型中心点（虚拟点）所在截面外圆的弦长，所以在径向定位上，采用叶型孔叶背曲面挡块定位，将叶型孔样条WAVE至挡块零件图内，并沿指向中心方向进行拉伸，使拉伸实体与叶型孔完全贴合后，进行修正，使径向定位块可轻松插入叶型孔内，并在叶型孔背向完全靠紧，从而控制叶型板径向位置。

由于此径向定位块采用叶型样条拉伸形成，所以在设计图给定的尺寸需给出样条线的坐标点，并且制造时需要样条曲面检验样板进行检测，使透光间隙小于0.01，方为合格，如图2。

2.3.3 压紧装置的设计。被测零件通过轴向定位块及径向定位块确定了零件的轴向及角向位置，但在零件的外圆需要用恒力进行压紧并顶紧，压板选择可自动复位的弹簧压板，当松开螺母后，压板自行弹起。

2.3.4 对表块的设计方法。由于此套量具采用对比测量的方法，所以对表块的设计至关重要。首先，将被测零件的测量端面基准面WAVE至对表块的零件图内，其次以此基准面为基准修正对表块，最终在装配图内实现对表块的面与被测零件的基准面在同一平面内，分别为两侧测量端面的对表块，使用中，通过测量零件与对表块的差值，而确定零件的实际尺寸。

图2

图3

2.3.5 基座的定位需将基座侧面的定位基准面与被测零件端面的中线相平行，保证表座在打表测量时的位移与零件端面的中线平行，从而保证测量数值的准确性。

2.3.6 基准销的设计。基准销的给定将方便量具的制造及量具在计量的检验，尤其是在比较复杂的量具中，作用更加重要。需要基准销定位的尺寸有，如图3：

在设计图俯视图上，保证基准销与轴向定位块外圆顶点尺寸E1±0.02，并且到外圆中心距离（R1）；及到两侧基座距离分别为E2±0.05和 E3±0.05。

在F向视图上，保证左侧对表块基准面到基准销的球心距离为E4±0.005。

在E-E剖视图上，保证径向定位块叶型样条曲线中心点X向至基准销球心尺寸（5），及Y向尺寸E5±0.005。

在D-D剖视图上，保证轴向定位块上端面至球心距离E6±0.01；右侧对表块基准面至球心距离 E7±0.005。

3 误差分析

此测具的误差包括系统误差和随机误差。系统误差主要包括量具本身的制造误差；随机误差主要来源于测具在使用过程中操作者的视觉误差；量具的制造误差时测量误差的约1/10，所以系统误差可以忽略不计；该测具定位、测量平稳其随机误差可以通过反复测量、读数、取平均值以降低随机误差。

结论

此套量具理论测量结果达到预定目标，其结构合理，使用方便，可靠性好，很好的解决了现场生产中的测量问题。此量具的设计经验，将为今后同类零件尺寸的测量奠定基础。

[1] 机械工程手册/电机工程手册编辑委员会编.机械工程手册[M].北京：机械工业出版社.年份.1982.

[2] 航空材料手册/编写组.航空材料手册上、下册[M].国防工业出版社.1972.