一种用于大型风扇整体叶盘叶片的检测装置及检测方法与流程

本发明属于机械加工检测领域，具体涉及一种用于大型风扇整体叶盘叶片的检测装置及检测方法，通过一次定位满足在三坐标测量机Z轴方向量程不足的情况下，实现大型风扇整体叶盘叶片的完整测量。

背景技术：

整体叶盘由叶片与压气机盘一体加工而成，每个叶盘均布着几十个叶片，叶片间的间距窄小，且大型风扇整体叶盘叶片的叶展长，弦长宽，使得整体叶盘叶片型面检测难度较大。通常使用三坐标测量机在测量整体叶盘叶片时，一般有两种装夹方式为叶盘轴线竖直装夹和叶盘轴线水平装夹，但是在测量大型风扇整体叶盘时都存在缺陷。

(1)叶盘轴线竖直装夹存在的问题：

叶盘轴线竖直装夹，即叶盘轴线与三坐标测量机平台垂直，这种装夹方式通过一次装夹不能完整测量整个叶型，测量过程中需要“翻盘”，即首先将叶盘叶片的进气边朝上放置，完成所有可以测量到的叶型数值后，再将叶盘叶片的排气边朝上放置，完成剩余没有测量的叶型，将两次测量数据进行“拼接”，再分析叶型各参数，翻盘的过程存在以下问题：1)测量准确性问题：第一次测量时，利用图纸标注的基准面建立坐标系，在“翻盘”后，重新建立坐标系，两次坐标系使用的基准不是同一测量元素，需要基准转换，在基准转换过程中，会存在误差；同一截面的叶型是“翻盘”前后两次测量数据拼接起来的，两次测量数据的叶片截面高度存在差异，直接影响评价的准确性。2)评价效率问题：由于同一截面的叶型数据不是在同一坐标系下测量完成，三坐标测量机软件不能自动生成叶片专用分析软件所需要的固定格式，需要将每个截面的测量数据导出后按照一次的数据顺序和格式进行手动修改，评价效率较低。

(2)叶盘轴线平行装夹存在的问题：

叶盘轴线平行装夹，即叶盘轴线与三坐标测量机平台平行，这种装夹方式是将整体叶盘通过一定的装置，竖直固定在三坐标测量机床上，并留有足够的检测空间，这种装夹方式需要三坐标测量机Z轴量程大于整体叶盘的直径，但是目前对于大型风扇整体叶盘的最大外径一般都大于三坐标测量机Z轴量程。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的问题，提供一种用于大型风扇整体叶盘叶片的检测装置及检测方法，无需进行“翻盘”检测，并且能够在三坐标测量机Z轴方向量程不足的情况下实现整体叶盘叶型的完整测量，检测准确高效。

为了实现上述目的，本发明用于大型风扇整体叶盘叶片的检测装置采用的技术方案为：

包括用于安装整体叶盘的平板，平板固定在倾角能够调整的支架组件上，平板的中心设有与整体叶盘中心孔相配合并且能够自身转动的滚轮；所述的支架组件包括底板，底板上呈矩形布置有四根方钢，通过四根方钢并排支承有两根横梁，横梁的两端焊接有两个侧挡板，侧挡板上面装有用于转动的定位轴并开设有用于确定平板倾斜度的插销孔及螺纹孔；平板的底部对称连接有两块支板，两块支板上均开设有圆弧形的滑槽。

所述两块支板包括开设有多个定位销孔与滑槽的第一支板以及仅开设有滑槽的第二支板。

所述的横梁两端分别与支板平行固定有第一侧挡板以及第二侧挡板，第一支板上通过吊链系有用于连接第一侧挡板与第一支板的插销。

所述的第一支板上均匀开设有16个均布的定位销孔，定位销孔之间的分度为5°。

所述的横梁与方钢之间以及底板与方钢之间均设置有三角形筋板。

所述的平板为圆形，两块支板均为四分之一圆弧形。

本发明用于大型风扇整体叶盘叶片的检测方法采用的技术方案，包括以下步骤：

包括以下步骤：

步骤一：将检测装置固定在三坐标测量机平台上；

步骤二：通过同时旋转两块支板使平板倾斜；

步骤三：用螺栓分别穿过两块支板的滑槽与两个侧挡板上的螺纹孔拧紧，将两块支板与检测装置的支架组件进行固定；

步骤四：将整体叶盘的中心孔套装在滚轮上，整体叶盘底部与旋转平板贴合；

步骤五：转动整体叶盘，将待测量的第一个叶片旋转到叶盘中心孔轴线的正上方，调整三坐标测量机的测头角度分别从叶片进气边侧通道和排气边侧通道探入扫描叶片叶型；

步骤六：第一个叶片的检测完成检测后，转动整体叶盘使第二个测量叶片旋转到第一个测量叶片的位置，采用同步骤五所述方法扫描叶片叶型，依次类推，完成所有叶片的检测。

所述的叶片叶型在扫描时使每个扫描段的起始点、方向点、终止点方向一致，每个叶片截面扫描段组合成的型线统一。

所述的叶片叶型在扫描时，后一叶片测量坐标系在前一叶片测量坐标系的基础上，叶片积叠轴方向的坐标轴旋转角度V，其中V＝(360/N)*(V1-1))，式中V1为测量的叶片序号，N为整体叶盘的总叶片数。

所述的整体叶盘在三坐标测量机中的高度调整至：整体叶盘叶片最大外径/cos(α)<三坐标测量机Z轴方向最大测量高度-(三坐标测量机测头长度+三坐标测量机测针长度)，式中的α为整体叶盘的倾斜角；

所述的两块支板包括开设有16个均布定位销孔与滑槽的第一支板以及仅开设有滑槽的第二支板，定位销孔之间的分度为5°，所述的横梁两端分别与支板平行固定有第一侧挡板以及第二侧挡板，第一支板上系有用于连接第一侧挡板与第一支板的插销；当α＝0°时，通过插销将第一支板的第1个定位销孔与第一侧挡板固定，平板与平台平行，整体叶盘被测量叶片在测量机中处于最低位置；当α＝90°时，通过插销将第一支板的第16个定位销孔与第一侧挡板固定，平板与平台垂直，整体叶盘被测量叶片在测量机中处于最高位置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：通过使整体叶盘进行倾斜，避免了传统“翻盘”检测由于两次坐标系使用的基准不同带来的测量误差，检测效率较低，以及两次测量数据在“拼接”过程中造成的数据处理误差，同时本发明也解决了三坐标测量机量程不够的问题，为宽弦长，大曲率叶型等大型复杂风扇整体叶盘叶片的准确、高效检测提供了一种测量装置及方法，本发明同时也适用于闭式整体叶环的测量，经济实用。

附图说明

图1本发明检测装置整体结构的主视示意图；

图2本发明检测装置整体结构的右视示意图；

图3本发明检测装置整体结构的局部俯视示意图；

图4本发明检测装置支架的总体结构示意图：

4-a为支架的主视图，4-b为4-a的右视图，4-c为4-a的俯视图；

图5本发明检测装置第一支板的结构示意图；

图6本发明检测装置第二支板的结构示意图；

图7本发明检测装置平板的结构示意图；

图中：1-底板，2-筋板，3-第一侧挡板，4-第二侧挡板，5-方钢，6-插销，7-第一支板，8-第一螺钉，9-滚轮，10-第二螺钉，11-第二支板，12-平板。

具体实施方式

下面结合附图对发明做进一步的详细说明。

参见图1-7，本发明整体叶盘叶片的检测装置在结构上包括底板1，筋板2，第一侧挡板3，第二侧挡板4，方钢5，插销6，第一支板7，第一螺钉8，滚轮9，第二螺钉10，第二支板11以及平板12。底板1，筋板2，第一侧挡板3，第二侧挡板4，方钢5焊接为支架。平板12、方钢5、筋板2、两个支板、两个侧挡板的大小由三坐标测量机的量程及风扇叶盘大小而定。插销6用吊链系在方钢5上，连接第一侧挡板3与第一支板7。滚轮9共有三个，夹角分别为60°、150°和150°，用第二螺钉10固定在平板12的中心，滚轮9能够自如旋转。本发明第二支板11和第一支板7的直边端与平板3用第二螺钉10固定，两个支板带螺纹孔的一端用第一螺钉8与对应的第二侧挡板4、第一侧挡板3固定。第一支板7上有16个均布的定位销孔，16个均布的定位销孔在同一节圆上，且节圆圆心在第一螺钉8的中心上，定位销孔之间的分度为5°。第二支板11上有一凹槽，该凹槽为1/4圆弧，与第一支板7上的节圆半径相同，位置对称，凹槽宽度与第一支板上的孔直径相同。

本发明用于大型风扇整体叶盘叶片的检测方法为：

1、用压板和螺钉将整体叶盘叶片的检测装置固定在三坐标测量机平台的合适位置；

2、通过同时旋转第一支板7和第二支板11使平板12倾斜；

3、通过第一支板7的均布孔，调整平板12倾斜角α，用插销6将第一支板7与第一侧挡板3固定，初步确定平板12的位置；

4、用螺栓分别穿过第一支板7和第二支板11的滑槽与第一侧挡板3和第二侧挡板4上的螺纹孔拧紧，将第一支板7、第二支板11与支架组件再次固定。

5、将整体叶盘的中心孔套装在平板滚轮9上，整体叶盘底部与平板12贴合，转动整体叶盘，将测量的第一个叶片旋转到整体叶盘中心孔轴线的正上方。

6、根据图纸要求利用合适的测头角度编制整体叶盘上第一个叶片的测量坐标系及叶型检测程序。测量程序中叶型检测路径设置为：采用合适的三坐标测量机测头角度分别从叶片进气边侧通道和排气边侧通道探入扫描叶片叶型，每段扫描段的起始点、方向点、终止点方向应该一致，即每个叶片截面扫描段组合成的型线应为统一方向。

调用测量程序完成第一个叶片的检测，转动叶盘使第二个测量叶片旋转到第一个测量叶片的位置，调用第一个叶片的测量程序对第二个叶片进行测量，依次类推。

测量不同叶片时，在第一个叶片测量坐标系的基础上，叶片积叠轴方向的坐标轴旋转角度V，V＝(360/N)*(V1-1))，式中的V1为测量的叶片序号，比如测量叶片为叶盘中第5个叶片V1的值为5，N为整体叶盘的总叶片数。测量程序自动生成叶片专用分析软件所需要的固定格式，并将数据导入到叶片专用分析软件中进行叶型各参数分析。

本发明解决了“翻盘”检测两次坐标系使用的基准不同带来的测量误差，以及两次测量数据在“拼接”过程中造成的数据处理误差及效率问题，并通过测量支架上角度的调整，解决了三坐标测量机量程不够的问题。本发明为宽弦长，大曲率叶型的大型复杂风扇整体叶盘叶片的准确、高效检测提供了一种测量方法，该方法也适用于闭式整体叶环的测量。