3 孙卓 叶片型面测具的创新性测量方法

叶片型面测具的创新性测量方法

哈尔滨东安发动机（集团）有限公司 理化计量中心 孙 卓 李艳双

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[摘 要]：本文主要针对叶片型面测具的测量方法提出创新性的解决方案，通过两种截然

不同的测量方法比对，将高精度、高效率的测量方案论证提出，不仅缩短测量

时间为生产车间生产进度做出有利保障，更为从事此方面测量的检定人员提供

相关类型测量参考。

[关 键 词]：图纸分析、交点尺寸、构造特征、坐标系转换、数据验证

一、 引言

叶片测具是保证叶片抛光的必用测具，从测量角度分析它的主要特点是需借助辅助测量尺寸较多，空间交点尺寸复杂、角度繁琐、按常规测量方法通常采用平台测量方法，选用平台测量的方法主要是其所具有的突出优点，即能利用间接测量法解决多方向的角度或尺寸测量，复杂形体的综合测量也能在平台上获得满意的结果。但其也因操作过程中的误差因素要求精度极高以及复杂的计算过程从而导致测量时间消耗增大。通过不断的测量研究试验，许多高效的检测方案层出不穷，其中三坐标测量机的引入就是解决本文针对复杂叶片型面测具创新性解决方案脱颖而出的典型设备。

二、 叶片型面测具的常规测量的方法

2.1图纸分析

如图1所示为叶片型面测具的某局部图纸尺寸，其中a为空间交点尺寸，与图中所标Φ10的棒所交为叶片测具使用基面，从图中我们可获悉由空间交点到各使用基面的两尺寸即7.63±0.01与34.556±0.02，其中一基面与空间交点角度为2°29′±3′,交点到圆柱销尺寸为

图1

5.59±0.02（注：圆柱定位销的尺寸测量是叶片测具的检测重点之一，其尺寸的偏差对叶片的制造具有直接影响。）

2.2交点尺寸计算

通过图纸分析我们可以清晰获取所需被测尺寸的基本特征元素，若以平台测量我们就要从图中找到与被测尺寸相关联的尺寸信息及对应元素。综上所述我们必须通过借助辅助测量棒才可将已知尺寸与被测尺寸相关联。已知在图中我们将交点尺寸与辅助测量棒相关联，得到分别标注：A、B、C、D的两三角形，通过函数换算我们便可得到X（即为所需被测尺寸）

其计算过程如下所示：

因为 X= A+B+5.59－5（其中Φ10÷2=5）

∵ A/C= COS 2°29′ C=34.556－5=29.556

∴ A= 29.556×COS2°29′=29.528

∵ B/D=Sin2°29′ D=7.683－5=2.683

∴B=2.683 × Sin 2°29′=0.116

所以X=29.528+0.116+5.59－5=30.234

综上所述，我们通过对交点尺寸的计算将被测X尺寸得出，然后我们进入使用平台检测方法的全过程。

2.3平台测量方法简述

使用平台测量叶片测具，我们通常将其分为三大部分。首先，是测量前期准

备，其中包括①检查室内温度 、温度是否符合要求即20°左右。②清理测量过程中所涉及到的测量设备即平台。③清理被测件，将叶片型面测具去除污渍、去除毛刺。其次，测量方法测量设备辅助工具的选择，其中包括①分析图纸选择相对应的合理测量方法，如比较测量。②根据所分析的测量方法选择相应测量设备，即平台。③根据所分析的测量方法选择所需要用到的辅助工具，如杠杆百分表、量块、正弦台、量块架、计算器。最后，便是测量过程及最终测量结果的评定。通过常规的平台检测我们可以看到其所需测量过程十分繁琐。针对这一问题我们通过对型号为GLOBAL ADVANTAGE 9208型三坐标测量机，通过运用PC—DIMS CAD++测量软件针对叶片型面测具提出了创新性的测量方案，其测量方法通过反复验证得出通过运用坐标测量机的检测不仅提高叶片型面的检测效率更在一定条件控制下提高了其检测精度。

三、 创新性的测量方法

从测量原理上说，三坐标测量机直接测得的是被测工件上的一些特征点的坐标位置，需要通过软件运算才能获得被测参数值，因此被测参数的测量精度主要与下列因素有关如图2

所示：

图2

结合图2，我们将叶片型面测具的被测尺寸与基本体征元素相关联。在2.3小节中所述的所有必备条件不改变的情况下对其进行三坐标测量机的全部测量过程。简述过程为：测具装夹——测量（构造）——尺寸评定。

3.1构造特征元素

若以图1局部分析，我们可以清楚所知已知空间交点的所需被测特征元素，

即基准平面、定位销。测量完被测特征元素后我们便可运用与交点a相关联尺寸进行构造。此时我们应注意当利用校对完毕的测头触测叶片测具基面时，因其面有一定角度，所以触测时要考虑矢量方向问题，只有沿正确的矢量方向进行触测，才能减小误差，如图3

所示。

图3

通过面——面、线——面我们便可得到交点a。构造点特征元素可通过如图4

所示为点构造模式对话框。

图4

3.2坐标系转换

坐标系转换是测量叶片型面测具被测尺寸评价最为关键的因素，我们只有通过不断的进行坐标系的变换才可以得到不同方向上的尺寸。在检测叶片型面测具中，当空间交点尺寸被构造完成后，我们就要根据已知的尺寸对其进行坐标系的变换，如图1中所示，我们要对坐标系进行旋转、平移、定原点等多步操作。具体操作如下：

第一步：在叶片型面测具上采集基准建立坐标系。

第二步：手动方式测量建立坐标系所需的被测元素（按图1先采集与测量棒相切两基面特征）。选择插入坐标系，选择“插入”主菜单——选择“坐标系”——进入“新建坐标系”对话框如图5

所示

图5

将坐标原点定于空间交点a

处，在

2°29′，然后选择

即可（程序操作过程略）。 选择框中添置所需偏置角度即即7.683然后根据图纸要求直接评价被测尺寸

四、 测量方法比较

平台测量数据与坐标测量方法比较

表一

检测路线分析及程序测量程

序的调试

测量机碰撞检测

全尺寸测量

图形化显示测量结果 平台测量 无法实现 无法实现 无法实现 无法实现 坐标测量 可以实现 可以实现 可以实现 可以实现

表二

单件工件前期准备（搬运与清理）平台测量 三坐标测量 分析图纸单件建立坐标系单件采集被测元素数据评价共计（分钟）通过表一与表二中的数据我们可以清楚的得出，使用坐标测量机检测叶片测具不仅可以高效的提升测量时间，更能在特殊要求下完成对应检测，从而避免繁琐的测量过程。

五、结束语

本文主要通过两种截然不同的测量方法比对，针对叶片型面测具的测量方法提出创新性的解决方案，将高精度、高效率的测量方案论证提出。在确保完成叶片型面测具测量检测任务的同时，缩短测量时间为车间生产进度做出有利保障，更为从事此方面测量的检定人员提供相关类型测量参考。

[参考文献]：

1、《PC-DMIS 参考手册》

2、《实用三坐标测量技术》 化学工业出版社

3、《航空发动机和传动设计技术》

4、《2009年度坐标测量机应用技术论文集》

5、《形状和位置公差》GB/T 1182-1996

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ediq.html