一种叶轮叶片分度角自动测量方法

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1、制造技术研究航天制造技术一种叶轮叶片分度角自动测量方法122222陈金存王庆刘大亮吕祥照樊莉刘国华（1.中国运载火箭技术研究院，北京100076；2.首都航天机械公司，北京100076）摘要：提出一种基于数控转台和坐标测量机的测量方法，以涡轮转子为研究对象，实现其叶片分度误差的自动数字化测量。通过建立分度角模型，进行干涉分析，并提出一种闭环反馈测量算法，从而避免测针与叶片之间发生干涉。试验结果表明，该方法的扩展不确定度为18.14″，测量周期为1.5h/件。关键词：涡轮转子；分度角；闭环反馈；坐标测量机AnAutomaticMeasurin

2、gMethodoftheTurbineRotorCentripetalAngle122222ChenJincunWangQingLiuDaliangLvXiangzhaoFanLiLiuGuohua(1.ChinaAcademyofLaunchVehicleTechnology,Beijing100076;2.CapitalAerospaceMachineryCompany,Beijing100076)Abstract：Basedonthenumericalcontrolrunning-platformandcoordinatormeasu

3、ringmachine,anautomaticdigitalmethodisdevelopedtomeasurethecentripetalangleerrorofturbinerotor.Themodeofcentripetalangleissetup,theanalysisofinterveneproblemisputforward,andanalgorithmcalledclosedloopfeedbackisdesignedtoavoidtheintervenebetweentheprobeandvane.Theexperiment

4、alresultsshowthattheexpanduncertaintyis18.14″,andthemeasuringcycleis1.5hourperpiece.Keywords：turbinerotor；centripetalangle；closedloopfeedback；coordinatormeasuringmachine1引言轮转子为研究对象，实现其叶片分度误差的自动数字化测量，不仅可弥补传统方法测量能力上的不足，而涡轮转子是发动机涡轮泵中的关键零件，驱动氧且可大幅度提高测量效率。化剂泵和燃料泵高速旋转。该产品的整体加工周期

5、较长，叶片分度测量效率较低是其中一个重要的因素。2测量原理传统方法中主要采用光学显微镜测量涡轮转子叶片分度误差。测量过程中，需要人工找正、读数、图1所示的涡轮转子通常由叶片、涡轮盘和泵轴记录、计算等。以测量I级氢涡轮转子的数十个叶片组成。分度角为例，完成测量工作需用时约1个工作日。与泵轴此同时，生产线只能停工等待检测结果；若重复测量，生产周期将延长。同时，光学显微镜存在测量盲区，涡轮盘不能完整反映产品加工质量。因此，这样的测量能力叶片难以有效保障生产的需要。鉴于该产品的重要性和当前的测量能力，本文提出一种基于数控转台和坐标测量机的测量方法，

6、以涡图1氢涡轮转子三维模型作者简介：陈金存（1970-），研究员，材料工程专业；研究方向：工艺技术及管理。收稿日期：2013-03-2618制造技术研究2013年8月第4期2.1叶片分度角的表示通常采用开环运动方式转台。如图4所示，设叶如图2所示，在极坐标系Σ0内，涡轮轴为Z轴，片理论位置角为α，转台转动α角的误差为θ，当转坐标平面穿过叶片，并在极半径r上与叶片的叶背、过n次后，累计误差为nθ，当nθ>α时，由于测针在叶盆表面分别交于点A和点B。记叶背的极角为θA，机器坐标系ΣOXY内运动路径保持不变，造成测针和叶盆的极角为θB，则叶片分度

7、角θ可以表示为中点P叶片发生干涉。另外，人工安装工件时，造成工件的的极角，即：θ=(θA+θB)/2。转动中心与转台的转动中心不重合，即工件未找正。Z由于测针在机器坐标系ΣOXY内运动路径保持不变，转动若干角度后，同样会使测针与叶片发生碰撞。AOyYPrθ∑0θBBθAαθxnθoLX图2氢涡轮转子叶片分度角示意图2.2测量装置a累积误差造成的干涉如图3所示，轴向上将涡轮转子固定在转台上，Yy利用水平测针在叶背和叶盆表面分别测量1个点；控制转台转动一个中心角后，再测量一组点；周而复始，X直至测量完所有的叶片为止，通过计算得到转子叶片Ox的分

8、度角。程序计算得到的结果会自动存储在指定文o件中。若需要，可将结果复制到设计的报表后，打印即可。b未找正造成的干涉图4测针与零件干涉示意图产生上述干涉现象的根本原因是坐标测量机在