一种精密微叶片薄壁前后缘型面检测方法与流程

本发明属于检测技术领域，涉及一种叶片的前后缘型面检测方法，具体涉及一种精密微叶片薄壁前后缘型面检测方法，用于微型叶片薄壁前尾缘型面快速、准确的检测分析。

背景技术：

叶片是发动机风扇、压气机及涡轮中直接与工质相互作用、实现能量的传输或转换的零件，对发动机转子效率、性能有重要影响。最近几十年来，发动机压气机单级压比、总压比和效率等性能参数水平有了很大的提高，这些成就的取得与压气机叶片型面的优化设计和叶片制造符合性的不断提高是密不可分的，而随着发动机压气机技术的提高，叶片的制造精度要求越来越高，尤其是对于用于无人机、导弹等装置上的小型发动机，其转子叶片尺寸越来越小，其中，前、尾缘圆角可达约0.1mm，公差仅约0.06mm，而压气机叶片的数量往往高达数百片，这就要求既准确，又快速的检测叶片前尾缘型面，同时，叶片前尾缘形状对压气机流场影响很大，进而影响效率、压比等性能参数，优化的叶片前尾缘可将压气机效率提高1％，因此对其形状控制要求非常严格，同时由于叶片前尾缘圆角很小，型面曲率急剧变化，厚度很薄，易变形，上述原因均给检测带来极大困难。

目前，常用的微型叶片薄壁前尾缘检验主要有以下四种：

a)三坐标测量点坐标分析法，采用三坐标测量取点，利用点坐标数据在ug软件中拟合曲线，分析圆弧尺寸。其优点为截面位置准确，不需破坏叶片，可直接获得圆弧相关尺寸。缺点在于由于叶片前、尾缘曲率变化大，常规三坐标测量取点不准、测量误差较大、测量补偿误差较大，经常出现乱点，而且后期数据处理过程复杂且处理过程中存在一定误差且分析测量效率很低，通常1片叶片的叶型分析需要近1小时，而通过程序直接测得的结果往往难以直观的反映叶片的实际形状，给判断分析以及返修处理带来困难；

b)叶片型面光学测量仪，使用专业测量仪，利用光学投影原理，制定叶片前尾缘轮廓范围样板，检测叶片前尾缘，优点在于可迅速判断叶片是否合格，缺点在于仪器采购费用高，达数十万元至近百万元，而且需要根据不同叶片不同截面制定各个级别的比对样板，投入较大，同时由于仪器基于光学原理，易受遮挡，曲率大的叶片难以使用；

c)线切割分析法，在叶片上量出相应截面高度后，使用线切割将该截面截掉，直接在放大镜下观察分析圆弧形状。其优点在于结果直观，可直接测量圆角，误差小。其缺点是破坏叶片，工序多，效率低，只能检测形状，无法测量具体数据点，只能用于叶片前尾缘形状抽检；

d)试样检查法，该方法为线切割分析方法的改进，即将截取的切片做成蜡模，磨削截面，去除毛刺，在放大镜下观察。其优点在于截面十分清晰，测量结果精确，避免了线切割造成的毛刺影响。其缺点是破坏叶片，工序复杂，只能检测形状，无法测量具体数据点，适用于叶片前尾缘形状抽检。

上述的多种测量方法各有优缺点，难以满足既准确又快速的大批量微型叶片薄壁前尾缘型面测量需求。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种精密微叶片薄壁前后缘型面检测方法，不同于上述四种方法，可实现大批量微型叶片薄壁前尾缘型面准确而快速的检测。

一种精密微叶片薄壁前后缘型面检测方法，包括以下步骤：

步骤一，使用样膏对叶片进行取型；

步骤二，将取型的样膏切片，切片方向与叶片的表面垂直，并且与叶片的叶展方向垂直；

步骤三，将样膏切片与轮廓样板共同在光学放大镜下进行规定放大倍数照相，同时判定叶片前尾缘样膏切片形状是否满足要求。

进一步的，步骤二中，根据设计要求的截面位置在取型的样膏对应位置切片。

进一步的，步骤二中，设计专用的工装，该工装具有样膏摆放处，切刀的角度与样膏摆放时的叶片表面和叶展方向垂直，切刀对应样膏摆放处的前后位置可调节，并且设有标尺。

进一步的，步骤三中，设计观察台，光学放大镜的物镜和观察台高度固定，保证放大倍数固定。

进一步的，在步骤一之前，前按理论前尾缘叶型及其理论公差设计加工型面轮廓样板。

进一步的，上述对比的方法是，将样膏切片放置在轮廓样板上，观察轮廓样板的露出状态；若最小轮廓露出，最大轮廓不露出，判定为合格叶片，否则为不合格叶片。

进一步的，样膏的伸缩率小于0.01。

进一步的，检测前需将待检测的叶片清理干净，同时叶片定温，叶片表面不得存在脏污，避免影响样膏与叶身的贴合，并且确保温度稳定不会形变，以保证取型的准确性。

进一步的，样膏取型后需定型至少为5分钟。

本发明的优点是：通过样膏切片对叶片拟型代替叶片本身分析，进而可以进行任何截面精确的前尾缘型面分析，检测速度快(几分钟可以处理一个)，需要的设备和工装少并且简单，成本低，测量精度能够满足发动机风扇、压气机及涡轮的叶片设计需求，对操作人员进行简单培训即可实施。

附图说明

图1为本发明实施例的轮廓样板示意图。

具体实施方式

本部分是本发明的实施例子。

一种精密微叶片薄壁前后缘型面检测方法，包括以下步骤：

准备工作，前按理论前尾缘叶型及其理论公差设计加工型面轮廓样板；

步骤一，使用样膏对叶片进行取型，所选用的样膏伸缩率小于0.01，样膏取型后需定型至少为5分钟；

步骤二，将取型的样膏根据设计要求的截面位置在取型的样膏对应位置切片，切片方向与叶片的表面垂直，并且与叶片的叶展方向垂直；可以设计专用的工装，该工装具有样膏摆放处，切刀的角度与样膏摆放时的叶片表面和叶展方向垂直，切刀对应样膏摆放处的前后位置可调节，并且设有标尺。

步骤三，将样膏切片与轮廓样板共同在光学放大镜下进行规定放大倍数照相，同时判定叶片前尾缘样膏切片形状是否满足要求；可以设计观察台，光学放大镜的物镜和观察台高度固定，保证放大倍数固定。

上述对比的方法是，将样膏切片放置在轮廓样板上，观察轮廓样板的露出状态；若最小轮廓露出，最大轮廓不露出，判定为合格叶片，否则为不合格叶片。

检测前需将待检测的叶片清理干净，同时叶片定温，，叶片表面不得存在脏污，避免影响样膏与叶身的贴合，并且确保温度稳定不会形变，以保证取型的准确性。

本发明具体还可以如下实施例实施。

精密微叶片薄壁前后缘型面检测技术主要分以下几步进行性，第一步，如图1所示，检测时，首先使用样膏按规定要求配比，然后将待测叶片包覆，其中前尾缘的包覆应用力适当，由于叶片前尾缘很薄、用力过大，叶片会穿透样膏，用力不足，样膏会与叶片贴合不足，检测前需将待检测的叶片清理干净，叶片表面不得存在脏污，避免影响样膏与叶身的贴合，同时叶片应定温，以保证取型的准确性，按规定要求取型的样膏伸缩率小于0.01，因此，可以保证检测准确性。第二步，样膏取型后需定型约5分钟，使样膏硬化，然后取下样膏，使用专用切片装置将样膏切片，要求切片需与取叶片叶展方向垂直，切片厚度约1mm～2mm，以保证切片剖面真实反映叶片前尾缘形状，并减小样膏变形，切片时可使用采用来回锯断的方式，避免一次性切断，以减少毛刺和切片变形。第三步，切片观察，将取型不合格的切片剔除，重新取型。第四步，将放大镜调到需要的放大倍数，同时调整放置切片平台的高度，保证观察清晰。将轮廓样板与对比的切片同时放到放大镜平台上进行观察，以判断取型的叶片前尾缘是否满足要求，不存在平头、凸肩、双头、尖头、钝头等不规则情况，如果还需要判断叶型轮廓是否合格，可直接将轮廓样板与切片比较；若需要精确比较叶片的轮廓，可将切片照片利用图片处理软件抽取出轮廓曲线与轮廓样板对比。一般情况下，该技术用于叶片前尾缘叶型形状检测，通常1片叶片取3～4个截面的检测仅需要10分钟。

该检测适用于大批量微型叶片薄壁前尾缘型面形状的快速检验，检验结果准确可靠，需要设备简单(仅需要产品检验过程常用的样膏、带照相功能的放大镜即可)，人员操作简单，同时增加轮廓样板和后续照片处理对比分析程序后也可以用于叶片前尾缘轮廓度的准确检验测量。该技术还可应用到微型零件异形结构小尺寸的检测。