汽轮机中级叶片量具外观设计

浙江广厦建设职业技术学院 吕航鹰

1 前言

汽轮机的叶片直接影响汽轮机的工作性能，其制造精度对机组的效率和性能有直接的影响，而大部分的叶片均设计成变截面曲面，这种自由曲面的检测一直以来都是叶片加工中的一大难点，所以本文拟对叶片曲面测量进行一种量具外观设计。

2 叶片量具设计方案选择

在设计量具的整体方案之前，必须满足以下几个关键点。

（1）量具上叶片的定位要与加工夹具叶片的定位一致。

（2）样板装配后，原型线的原点要在叶片的中心轴线上。

（3）在测量样板的时候装配要方便。

需测量的叶片的总长为371.7mm，属中小型叶片，所以在检测精度的时候叶片的摆放方式选择就可以多样化。经比较，选择测量时叶片为竖放的方案。

该叶片（连同叶根和叶冠）长度为371.7mm，其中叶冠保留工艺孔那一段，叶身的长度为266.7mm。

图1 叶片的整体尺寸图（单位：mm）

3 叶片量具的设计

根据叶片相关信息及设计要满足的要求，设计出如图2所示的量具形式。其中主要相关结构件说明如下：

（1）工件定位块，其作用是为叶片的叶根提供定位。其工作原理：采用其一个倾斜面为叶根装配面的定位面，限制Y方向的移动自由度和Z方向旋转自由度，该倾斜面的角度为1.5度，该定位面的对面为空，不对Y方向进行夹紧，因为在测量的时候无外力，并且被测量的叶片为小件，所以不需要夹紧，为叶片的测量提供了方便。

（2）镶板，其作用是定位测量样板。其工作原理：样板摆放的形式是平放在定位销上，而销的轴线位置有一定的要求，位置要求为使得样板摆放后样板的中心正好要与测量的型面截面相符合。为了互换性和保证加工的一致性，把镶板的大致尺寸设计成相同的尺寸，例如总高度相同，销分配的距离和到底面尺寸相同，镶板分别与两立柱相连接，镶板因磨损可以装配新的镶板。

（3）顶针部分，其作用是使叶片的轴线得到定位。保证叶片在测量时不会偏移，防止叶片倾斜。其工作原理：其结构是一个铰链结构，通过开、合动作来调整顶针的位置，当铰链固定的时候，顶针上下移动进行被测量叶片的夹紧，上下有一定的宽裕度给叶片能在不把铰链打开的状态下完成叶片的装夹。

图2 叶片量具总装图

4 量具的使用

利用量具检测时，先放置叶片定位块，再按装叶片，给叶根定位，夹紧后再用上面的顶针定位夹紧，这样叶根定位块定位可以开始进行测量了。在靠近叶片中心的地方放置光源，然后依次测量每一组截面型线，测量的顺序按照由下至上的顺序进行测量，分别记录每一个截面的测量结果。顶针的轴线与叶片轴线的同轴度已经在装配量具后调整得到保证，使得顶针的位置能精确定位，然后上紧螺栓，之后就可以不对顶针的位置进行调整而完成一个批量的叶片的测量。

[1]石道中.汽轮机设计基础[M].机械工业出版社.1990.

[2]吉林电力学院编.汽轮机基础知识[M].水利电力出版社.1975.

[3]何小柏.机械设计基础课程设计[M].高等教育出版社.1996.