[發明專利]一種燃氣輪機葉片鍛坯幾何尺寸控制方法及檢測樣板

在審

• 申請號: 201410667659.2
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104406502A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 何盛勇;曹東升
• 申請（專利權）人: 重慶長征重工有限責任公司
• 主分類號: G01B5/20
• 分類號: G01B5/20
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云

技術領域

本發明涉及燃氣輪機的葉片，特別涉及一種燃氣輪機葉片鍛坯幾何尺寸的控制方法及檢測樣板。

背景技術

燃氣輪機是一種以連續流動的氣體作為工質，把熱能轉換為機械功的旋轉式動力機械。燃氣輪機作為一種先進而復雜的動力機械設備是典型的高新技術密集型產品。其主要應用于航空、以軍用戰艦為主的船舶、車輛以及發電領域。燃氣輪機由壓氣機、燃燒室和燃氣透平等組成。燃氣輪機除燃燒室外，壓氣機和燃氣透平均存在大量的葉片構件。葉片在燃氣輪機中起氣體壓縮和膨脹以及產生動力的作用，故其是燃氣輪機當中重要的構件。同時，葉片具有數量大、形狀復雜、要求高、加工難度大并且外形難以檢測的特點。葉片毛坯采用鍛造成形，若葉片外形尺寸出現制造誤差，易導致后續無法機加，或者機加后尺寸不合格而報廢。葉片所用材質一般為耐熱不銹鋼或高溫合金和鈦合金，該類材料價值較高，若葉片報廢將導致較大的經濟損失。因此，控制葉片鍛件變形是非常重要的一個工序。燃氣輪機葉片主要由榫頭和葉身兩個部分組成，榫頭形狀規則，檢測方便，一般采用常規的檢測方式即可。葉身形狀復雜，其內外葉面均為復雜的扭轉變形曲面，因此，其幾何尺寸檢測難度較大。現有鍛件鍛后尺寸的檢測手段一般有兩種：一是通過標卡尺和直尺等測量工具檢測，由于對鍛件的多個尺寸需要分別測量，效率極低；同時，由于其外形的特殊性，該方法測量誤差大、測量精度差，無法準確反映葉片實際形狀，難以保證機械加工余量；二是采用三坐標檢測機進行測量，其測量精度和滿足要求，但其操作過程復雜，檢測時間長，測量效率低，不僅需要高素質的檢測人員，還需要購置昂貴的三坐標檢測機，檢測成本高。因此，如何方便、高效、準確且低成本的方式檢測葉片葉型尺寸已成為一個亟待解決的難題。

發明內容

本發明的第一目的就是針對現有技術的不足，提供一種燃氣輪機葉片鍛坯幾何尺寸的控制方法，該方法包括通過利用葉片的三維模型制作多個截面輪廓線形成的對比樣板，采用對比檢查方法檢測葉身多個部位與樣板符合性，其檢測方便、快捷、準確度高，檢測效率高，勞動強度低；本發明的第二目的是提供一種燃氣輪機葉片鍛坯幾何尺寸檢測樣板，該樣板結構簡單、制作方便應用該樣板對葉片鍛坯進行比對檢查時，其檢測方便、效率高。

為實現第一目的，本發明采用如下技術方案。

一種燃氣輪機葉片鍛坯幾何尺寸控制方法，包括樣板制作和對比檢查的步驟，所述樣板制作由截面樣板制作、軸線樣板制作和樣板組合的步驟；

所述截面樣板制作包括：

第一步，在葉片鍛坯的三維模型中沿軸線方向上的設定距離橫向剖切葉片，形成橫向截面二維圖形，并記錄坐標原點數據和該剖切位置數據；

第二步，將該截面二維圖以CAD格式文件導出；

第三步，在CAD中將該截面二維圖形按分模線位置分割，并將葉片內弧面和外弧面上該截面的部分連續輪廓線分別作為截面樣板的一個邊緣，并以前述坐標原點構建內弧面截面樣板和外弧面的截面樣板二維圖形；

第四步，利用所述截面樣板二維圖形，采用設定厚度的板材通過線切割的方式分別加工形成內外弧面的截面樣板；

第五步，返回第一步，并以相同的坐標原點形成沿葉片軸向分布的多個成對的內外弧面的截面樣板；

所述軸線樣板制作包括：

第一步，在葉片鍛坯的三維模型中，保持與前述相同的坐標原點，在葉片的寬度中部縱向剖切葉片，形成體現葉片剖切位置縱向輪廓的縱向截面二維圖形，并記錄該剖切位置數據；

第二步，將所述縱向截面二維圖以CAD格式文件導出；

第三步，在CAD中將所述縱向截面二維圖形按分模線位置分割，并將葉片內弧面和外弧面上該截面的部分連續輪廓線分別作為軸線樣板的一個邊緣，分別構建內弧面截面樣板和外弧面的軸線樣板二維圖形；

第四步，利用所述軸線樣板二維圖形，采用設定厚度的板材通過線切割的方式分別加工形成內弧面和外弧面的軸線樣板；

所述樣板組合包括，分別以內外弧面的軸線樣板為骨架，將內外弧面的截面樣板分別固定連接在內外弧面的軸線樣板上，形成葉片內外弧面的比對樣板；其中，截面樣板與軸線樣板保持葉片三維模型中的相對位置；

所述對比檢查包括：

第一步，將葉片鍛坯按水平方式設置于檢測平臺上；

第二步，根據葉片的內外弧面選擇對應內弧面或外弧面比對樣板，并將所選擇的內弧面或外弧面比對樣板置放在葉片鍛坯上找正；

第三步，采用目測與塞尺檢查相結合的方法，檢查葉片鍛件上葉身多個部位的內弧面或外弧面與比對樣板的符合性；