CN115808148A - 一种航空发动机叶片波纹度数字化检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种航空发动机叶片波纹度数字化检测方法，解决了现有叶片波纹度检测结果受人为因素影响较大，波纹度控制质量波动大，且存在检测效率较低的问题。本发明波纹度检测方法改变了波纹度的测量方式，实现了叶片波纹度的数字化显示，整个测量方法依托三维扫描技术，相对于人工判断，减少了人员因素的影响，降低对人员经验的依赖，使波纹度控制质量更加平稳。

Description

一种航空发动机叶片波纹度数字化检测方法

技术领域

本发明属于航空发动机维修技术领域，具体涉及一种航空发动机叶片波纹度数字化检测方法。

背景技术

表面波纹度指的是物体表面间距大于表面粗糙度但小于表面几何形状的表面几何不平度，属于微观和宏观之间的几何误差。目前，表面波纹度可采用波纹度检测仪进行，主要通过检测表面相对于镜面基准的偏差而得到相应结果。

叶片波纹度指的是发动机叶片存在的表面波纹度，叶片的波纹度一般呈条状、片状。叶片为空间型面，叶片表面可认为是不同曲率的曲面构建而成，因此，常规的表面波纹度检测方法无法用于叶片的波纹度检测。

目前生产中，叶片波纹度使用波纹度标准样件对比检查，该方法主要依靠人的触觉经验来判断，因此波纹度的检查受人为因素影响较大，从而造成波纹度控制质量波动较大，并且检测效率较低。波纹度的控制直接影响发动机叶片气动性能，严重时影响发动机效率甚至引发喘振故障。因此，需要一种能够准确检测叶片波纹度的方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有叶片波纹度检测结果受人为因素影响较大，波纹度控制质量波动大，且存在检测效率较低的问题，而提供了一种航空发动机叶片波纹度数字化检测方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：

一种航空发动机叶片波纹度数字化检测方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)通过建模软件，依据待检叶片设计图样建立叶片标准型面模型，且建模时不考虑叶片型面公差；如果建立叶片标准型面模型时考虑公差，可能会建立无数个模型(这些模型分别位于最小模型和最大模型之间)，因此在此为了使检测手段更加简便，首先建立无公差的模型，至于公差，则会在确定波纹度验收标准的时候综合考虑，优化检测过程；

2)将步骤1)建立的叶片标准型面模型导入三维扫描设备中；

3)选取测量点，并将测量点分布输入至三维扫描设备中；

在选取测量点时，根据叶片型面变化、关注部位以及重点部位确定测量点，即测量点源区基本来自这些部位；比如：先按叶片均布选取测量点，再在叶片的进排气边及叶片型面曲率变化较大部位增加测量点，曲率与测点的数量呈正相关；总之，测量点的选取需要结合具体叶型及功能确定，本领域技术人员根据叶片具体情况进行确定，这些部位均是一般适用的部位；

4)将待检叶片放置在三维扫描设备中，使用三维扫描设备对待检叶片型面进行扫描，得到叶片实际型面模型；按照选取的测量点，自动比对叶片实际型面与叶片标准型面的偏差，并在每一处测量点上显示偏差值；即自动显示每一处测量点上叶片实际型面与标准型面对应点的偏差值。

5)针对每一处测量点，计算其偏差值与该测量点右方和/或下方相邻测量点的偏差值之间的差值(如果该测量点的右方和下方均有相邻测量点，则均进行比较，如果仅有右方相邻测量点或下方相邻测量点，则只需与有相邻测量点的方向进行比较，比如：位于右侧边缘或下侧边缘的测量点)，如此，计算所有测量点，将所有差值中的最大值作为待检叶片的波纹度。

进一步地，还包括步骤6)：

对待检叶片人工比对时使用的同型号标准样件进行步骤3)-步骤5)，测量所述标准样件的波纹度，并将该波纹度作为波纹度控制初始值，用于衡量待检叶片波纹度是否满足使用要求，即将待检叶片的波纹度与上述波纹度控制初始值进行比较(不高于波纹度控制初始值的待检叶片视为合格)。

进一步地，为了使本发明方法的结果与传统人工比对方法的结果相契合，步骤6)中，还可通过对所述波纹度控制初始值进行修正，消除所述标准样件自身误差,并将修正后的波纹度控制初始值作为待检叶片波纹度的验收标准。具体修正方式如下：

对同一批量的多个待检叶片，分别通过以下两种方式进行验收，第一种是通过传统人工比对标准样件进行验收，第二种是通过本发明方法测量其波纹度，并将该波纹度与上述波纹度控制初始值进行比较(不高于波纹度控制初始值的待检叶片视为合格)；对比上述两种方式的验收合格量，修正波纹度控制初始值，消除标准样件自身误差(即对比人工验收结果和本发明设备检测波纹度验收结果，对波纹度控制初始值进行修正，消除标准样件本身带来的误差，本领域技术人员知晓如何消除标准样件自身误差)，使得第二种方式与第一种方式的验收标准契合，通过该方法将人为长期经验进行固化，进而使波纹度控制质量的水平更加稳定。

进一步地，步骤1)中，所述建模软件采用UG，当然也可以采用其他建模软件。

进一步地，步骤3)中，根据曲率变化增减测量点，比如曲率增大，可以增加测量点。

本发明的优点是：

1.本发明波纹度检测方法改变了波纹度的测量方式，量化了叶片波纹度，整个测量方法依托三维扫描技术，其中提到的叶片三维扫描检测技术是指运用三维扫描设备(包括接触或非接触测量设备等)，通过扫描测量，自动获取叶片表面点数据，实现对叶片型面等几何尺寸的检测，可测量出叶片型面等外形数据。三维扫描检测技术是通过快速扫描测量，自动获取物体表面点云数据。

2.本发明实现了叶片波纹度的数字化显示，有利于稳定地控制叶片型面质量，便于分析叶片波纹度与发动机其他参数的关系，提升发动机综合性能，降低故障率。

3.本发明可进行叶片波纹度精准测量，相对于人工判断，减少了人员因素的影响，降低对人员经验的依赖，使波纹度控制质量更加平稳，实现叶片波纹度的显性化检测，可直观显示叶片型面的波纹度变化情况，标出对应区域情况，有利于对叶片进行针对性维修，且验收高效、质量平稳。

4.本发明提供的检测方法可以实现航空发动机叶片波纹度的精准测量和数字化显示，有助于提升发动机叶片波纹度的控制效果，提升发动机整机性能。

5.使用本发明方法测量波纹度，进行质量控制时，可通过标准样件将人为长期经验进行固化，使波纹度控制质量的水平更加稳定。

附图说明

图1为叶片标准化模型；

图2为叶片全型面检测。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步的详细描述：

测量某型发动机叶片波纹度，具体步骤如下：

1.通过UG建模软件，依据该型发动机叶片设计图样建立叶片标准型面模型，在建模时不考虑叶片型面公差，标准型面模型参见图1。

2.将步骤1建立的叶片标准型面模型导入三维扫描设备(比如：叶片类多轴旋转超速测量机，型号为CORE)。

3.根据实际需求(主要在叶片型面变化、关注部位以及重点部位，同时根据使用特性分析选取测量点采用避开进、排气边，均布选取的方式选取测量点；一般可根据叶片曲率增大增加测量点)选取测量点，并将测量点分布输入至三维扫描设备中；

4.将待测量叶片放置在非接触式三维扫描设备中，使用三维扫描设备对叶片型面进行扫描，得到叶片实际型面模型；按照选取的测量点，自动比对叶片实际型面与叶片标准型面的偏差，并在每一处测量点上显示偏差值；即自动显示每一处测量点上叶片实际型面与标准型面对应点的偏差值，参见图2。

5.对每一处测量点，计算其偏差值与该测量点右方和/或下方相邻测量点的偏差值之间的差值(如果该测量点的右方和下方均有相邻测量点，则均进行比较，如果仅有右方相邻测量点或下方相邻测量点，则只需与有相邻测量点的方向进行比较，比如：位于右侧边缘或下侧边缘的测量点)，如此，计算所有测量点，参见表1：

表1叶片波纹度测量结果

其中最大差值0.17mm即该型发动机叶片波纹度。

在此之前，本实施例还采用上述方法测量待检叶片同型号标准样件的波纹度，将该波纹度作为波纹度控制初始值，并对该数值修正后作为待检叶片波纹度的验收标准。具体修正方式如下：

对同一批量的多个(10台份以上)待检叶片，分别通过以下两种方式进行验收，第一种是通过传统人工比对标准样件进行验收，第二种是通过本发明方法测量其波纹度，并将该波纹度与上述波纹度控制初始值进行比较(不高于波纹度控制初始值的待检叶片视为合格)；对比上述两种方式的验收合格量，修正波纹度控制初始值(本实施例将0.25mm作为验收标准，即可接受范围，由此可见上述0.17mm完全满足要求)，消除标准样件本身带来的误差，使得第二种方式与第一种方式的验收标准契合，通过该方法将人为长期经验进行固化，进而使波纹度控制质量的水平更加稳定，修正后的波纹度控制初始值可广泛用于生产。

因此，使用本发明方法测量波纹度，并进行质量控制，不仅稳定，而且效率高，可通过输出图表，直观测量出待检叶片的波纹度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种航空发动机叶片波纹度数字化检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过建模软件，依据待检叶片设计图样建立叶片标准型面模型，且建模时不考虑叶片型面公差；

2)将步骤1)建立的叶片标准型面模型导入三维扫描设备中；

3)选取测量点，并将测量点分布输入至三维扫描设备中；

在选取测量点时，根据叶片型面变化、关注部位以及重点部位确定测量点；

4)将待检叶片放置在三维扫描设备中，使用三维扫描设备对待检叶片型面进行扫描，得到叶片实际型面模型；按照选取的测量点，自动比对叶片实际型面与叶片标准型面的偏差，并在每一处测量点上显示偏差值；

5)针对每一处测量点，计算其偏差值与该测量点右方和/或下方相邻测量点的偏差值之间的差值，如此，计算所有测量点，将所有差值中的最大值作为待检叶片的波纹度。

2.根据权利要求1所述航空发动机叶片波纹度数字化检测方法，其特征在于，还包括步骤6)：

对待检叶片人工比对时使用的同型号标准样件进行步骤3)-步骤5)，测量所述标准样件的波纹度，并将该波纹度作为波纹度控制初始值，用于衡量待检叶片波纹度是否满足使用要求。

3.根据权利要求2所述航空发动机叶片波纹度数字化检测方法，其特征在于：

步骤6)中，还可通过对所述波纹度控制初始值进行修正，消除所述标准样件自身误差,并将修正后的波纹度控制初始值作为待检叶片波纹度的验收标准。

4.根据权利要求1-3任一所述航空发动机叶片波纹度数字化检测方法，其特征在于：

步骤1)中，所述建模软件采用UG。

5.根据权利要求4所述航空发动机叶片波纹度数字化检测方法，其特征在于：

步骤3)中，根据曲率变化增减测量点。

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