[发明专利]叶片型面的积叠轴定位法及装置

说明书

本发明属于机械加工领域，涉及对叶片叶身型面检测、定位及保持定位状态的方法和装置。

现代大量的叶片，为了提高发动机的性能，结构非常复杂。又为了保证叶身壁厚和叶身表面质量的完整性，不希望破坏已有的毛坯表面叶身表面不再留加工余量，或只是在公差范围内作一点修整的可能。而叶片毛坯在制造时，复杂、漫长的工艺过程中各种复杂多变的因素，使叶片产生了误差。这些误差的特点是，叶片这个空间曲面体上各点相对于理论值的误差值各不相同而且差别很大。这些纷乱的误差，分解归纳后，分成叶型的形状误差和叶型的位置误差。对叶型形状的控制用不带基准的线轮廓度表示，称为叶型轮廓度。叶型的位置误差包括积叠点的位置误差和叶型的扭转误差。积叠点的位置度误差是积叠点实际位置到其理想位置的距离。叶型的扭转误差是叶型的角向位置误差。扭转公差δa是理想叶型回绕积叠轴逆时针方向转动1/2δa角，顺时针方向转动1/2δa角形成的角度值。

叶片的设计基准是以榫头，安装板为基础建立的，即叶片的中心线。叶身无余量或少余量叶片的毛坯的后续加工，就是为了保证以叶身实际型面为基础，实际存在的积叠轴与叶片中心线重合。以保证叶片安装后叶型位置的准确性，从而保证发动机的性能。

限于毛坯的制造水平，苦于提高精度的困难，为了有一定的合格率，毛坯生产部门在毛坯验收检验时几乎用尽了叶片设计图上规定的公差值。榫头、安装板加工以后，再以榫头、安装板定位来修正叶身误差的余度很小，没有退路。给后续加工增加了难度。即以叶身型面定位是否准确，就成为保证最终精度的重要环节。

传统的定位方法是用六个位置固定的，或相当于六个点的型面定位块来消除叶片的六个自由度，再用机械压紧的方法使定位状态保持下来，或再用低熔点合金等介质包容叶片提高夹紧力。来抵抗外力。或用中国86107876专利所述的叶片型面的力学自动定位法，或美国3856292专利所述的方法来消除叶片的六个自由度。

六点定位是机械原理中最基础的原理。选择合理的六个定位点的位置，只是保证一个刚体，消除了六个自由度，定位稳定重复性好。要保证定位精度，还要其他条件的保障为前提。如用于定位的平面要求有一定的平面度，与其他平面的垂直度、平等度等。对圆柱体有圆柱度，同心度等要求。它们的精度往往比定位要求高一个数量级。

无余量叶片，传统的定位方法是采用六点定位，它所选用的定位面是未经加工的毛基准，它的形状误差、位置误差都在±0.1～0±0.2毫米甚至更大。叶片的生产部门工艺装备设计时，选择的定位点都是按图纸规定的定位点的理论值。带着各种误差的叶片，在夹具中装夹时，强迫叶片落到定位点上。使叶身各截面为基础的客观存在的积叠轴，与由六个定位点的理论值为基础的夹具中心线发生偏离。即叶片上定位点的误差，转移到叶片的其他部位。由于误差方向的不确定性，使原本合格的叶片变得不合格。榫头、安装板加工前无法准确地判断定位状态是否合理，将来加工后叶片是否合格。

本发明的目的是提供一种新的叶片型面检测与定位方法和使用这种方法的专用装置。传统的定位方法是先设定一套固定的定位点，强迫叶片“坐”在那里，最终“坐”的姿态是什么样谁都不清楚。本发明新的理念是根据叶片产品图的要求，营造一个特殊的空间。让叶片根据自身的误差，在那个特殊空间内自己找到一个合适的位置。叶片上随机有六个定位点与那个特殊空间接触，达到定位的要求。这种方法完全改变了传统定位方法的理念，这样可以充分利用叶片产品图上允许的误差要求。提高合格率的同时充分保证了叶片的最终精度要求。本发明将对叶片毛坯的最终检验与后续加工所需的定位完全统一在一起，它既是检验装置又是后续加工的定位装置。毛坯生产部门与后续加工部门可以用同样的装置。克服了二个部门由于方法和执行标准不统一所带来的一系列问题。本发明的专用装置将叶片置于合理的位置，并保持住。还能直接显示出定位状态，判别叶片是否合格。还可以根据叶身精度的实际情况，缩小图纸允许的公差带，进一步提高最终的叶片精度。

根据加工的需要，可以在叶片的不同部位设置足够多的浮动辅助支承点，或低熔点合金块来包容叶身，以防加工时变形或破坏定位状态。

本发明的技术技术方案；

1).分析叶片的结构和现实的情况，叶身Y方向的刚度远比X方向小，使叶身的变形主要发生在Y方向和绕Z轴的扭转变形。再考虑工程处理上的合理性，不考虑X方向的位移误差和绕Y轴的扭转误差对定位精度的影响。在叶根(榫头)缘板或叶尖缘板上选择一点，或取叶根、叶尖定位点的平均值，按照图1规定的坐标系先消除沿Z轴移动的自由度。