空心叶片焊接工装三维模型检测方案优化设计

邱红，杨莉，杨林建，张金华

1四川工程职业技术学院；2东方汽轮机集团公司

1 引言

空心叶片焊接工装实物体积大，以三维模型为理论依据，检测方法局限性较大、检测质量不易保证、检测效果较差、检测时间长以及检测效率低。为实现产品质量控制，必须设计有效的检测方案。根据具体检测要求和实际情况，优化设计更合理的检测方案。

2 原有方案

空心叶片是汽轮机的主要零部件之一，其焊接工装质量直接影响空心叶片质量，影响设备质量和使用寿命，为此必须严格控制工装的质量。由于焊接该工装体积大且型面较扭曲，工装曲面精度要求较高，导致检测难度较大，采用以前的方案检测该线型需保证线轮廓度，并必须先在Pro/E内使用设计模型提取研究截面点(见图1)，且生成的X，Y，Z坐标值无矢量，在程序进行方向计算时默认为二维曲线，进行测针补偿时误差很大。

图1 Pro/E内使用设计模型取截面点检测法

3 解决方案设计

3.1 建立三维模型

根据空心叶片焊接工装的检测要求，优化制定出三维模型检测方案，编制检测程序，满足空心叶片焊接工装检测要求。制定检测对策见表1。

表1 检测对策和措施

由于仪器功能限制，转换模型不认可原始.prt格式的三维模型(见图2)，故将模型转换为.stp格式(见图3)，然后检查模型在转换后有无失真，以保证模型的正确性。

图2 .prt格式的三维模型

图3 转换后的.stp格式三维模型

3.2 实施检验

在.prt格式的三维模型上任取三点，记录各点的坐标值，在转换后的.stp格式的三维模型上输入记录下的坐标点，确定以Y轴，Z轴作基准轴与曲面相交，求出相交点X值，并与记录的X值对比，结果完全一致，证明该转换模型正确。

编制测量程序，导入三维模型(见图4)；写入CadLoadModel命令，将模型的名称定义为D，在三维模型上截取截面线(见图5)；生成测量点，查看点矢量是否正常，检查方向有无逆向矢量；生成点后，从数据列表点及三维矢量图形可得矢量正常；单步运行程序进行测试(见图6)，双击程序条，程序会自动运行黄色程序条；测针自动按照生成的理论点实施检测(见图7)。

图4 导入三维模型

图5 截取截面线

图6 双击程序条

4 实际效果

编制程序提取出理论点，并与实测值对比，写入ACNOPT命令，命名为CAN(1)，得到理论与实测对比图(见图8)。实测值在公差带内，则检测结论为合格。

图8 理论与实测对比

验证检测结果是否正确，在测针补偿后的一个截面内取三个实测点并作记录。运用模型，按照记录的三个点编制点测量程序，手动在模型上选取记录点位置，此时只需固定YZ值，测量X值即可。测量完成后与记录对应的X值进行对比，最大仅差0.002mm，这是由于仪器的示值误差及重复误差引起的测量误差，完全满足该焊接工装测量精度要求。

针对选取截面，反复多次测量，多次测量结果基本无差异，表示程序的稳定性好。以上验证结果表明，该三维模型检测方案可行，能满足空心叶片焊接工装的检验要求。删除点验证程序段，固化检验程序，并将检验程序备份，作为以后类似产品的调试程序，以规范检测人员使用行为。

5 结语

以空心叶片焊接工装为研究对象进行检测方案优化设计，原检测方法局限性较多，检测质量不易控制、效果较差，检测时间长，检测效率低。优化制定出三维模型检测方案，模型转换为.stp格式，检查模型在转换后有无失真，保证模型的正确性，生成测量点，查看点矢量是否正常，检查有无逆向矢量，编制程序提取出理论点与实测值，对比发现，实测值在公差带允许范围内，检验数据准确实用。检测效率显著提高，检测成本大幅降低，该检测方案对同类产品的检测具有一定的参考价值。