葉片類零件裝配精度檢測方法技術

葉片類零件裝配精度檢測方法，具體操作步驟如下：步驟一，采集裝配前的各葉片工作曲面數據，計算平均偏差值；步驟二，建立葉片轉子的實際坐標系；步驟三，采集裝配后的各葉片工作曲面的數據；步驟四，計算葉片裝配偏差數據；步驟五，確定葉片裝配位置偏差值和葉片裝配角度偏差值。本發明專利技術以葉片工作面為測量目標，采集整個工作面上各點的空間位置坐標，以所采集到得幾萬個測量點為基礎，計算出葉片的裝配偏差，可真實完整地表征出葉片的裝配偏差，極大地提高其測量精度，為葉片的后期安裝調整提供了精度保障。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于曲面類零件裝配精度檢測
，具體涉及一種。
技術介紹
葉片為大型動力裝備中廣泛使用的零件。船用螺旋槳、汽輪機、航空發動機等大型動力裝備均屬于葉片式流體機械，它們具有相同的工作原理，通過裝有葉片的轉子高速旋轉，流體在葉片所組成的流道中通過，將各種形式的能量與機械能相互轉化。轉子作為完成能量轉換的核心部件，其上葉片的安裝精度直接影響著流道形狀，進而決定了整套系統的工作性能。以組合式船用螺旋槳推進器轉子為例。如圖1所示，其主要由兩部分組成葉片I和槳轂2。多個葉片通過自身安裝基準:導向柱1-3和定位卡槽1-3-1通過裝配孔2-1安裝于槳轂上組成轉子。如圖1所示:葉片工作面由空間曲面葉面1-1和葉背1-2組成，而葉片的裝配精度指的是葉片工作面與設計位置間的偏差?，F行葉片裝配精度的檢測方法皆采用間接的測量方式，以葉片一部分特征為測量目標，檢測其與理論位置間的偏差來表征整個葉片的裝配精度。這種檢測方式，由于所測量部分的面積有限，無法完整真實的表征葉片工作面的裝配精度，測量精度較低。而且，若存在制造誤差和葉片工作面變形等因素時，被測量部分與葉片工作面產生位置偏差，該種方法已無法用于檢測葉片的安裝精度。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種，解決了現有方法由于采用間接的測量方式，以葉片部分特征為測量目標，無法完整真實的表征整個葉片的裝配精度，致使測量精 度較低的問題。本專利技術的目的是這樣實現的，，具體操作步驟如下:步驟一，采集裝配前的各葉片工作曲面數據，計算平均偏差值；步驟二，建立葉片轉子的實際坐標系；步驟三，采集裝配后的各葉片工作曲面的數據；步驟四，計算葉片裝配偏差數據；步驟五,確定葉片裝配位置偏差值和葉片裝配角度偏差值。本專利技術的特點還在于:上述步驟一包括:(I)使用激光測量設備對未裝配的每個葉片上下工作曲面進行掃描，采集工作面上各點的實際空間坐標，采集點數平均500 1500點/cm2。(2)將所采集的每個葉片的實際空間坐標數據及葉片標準三維模型導入至三維檢測軟件，以葉片測量點的實際空間坐標數據為測量目標，以葉片三維模型中上下工作曲面為參考基準，采用偏差最小值對齊方式對齊數據和標準三維模型，計算葉片工作面上各點的實際空間位置與標準三維模型間的平均偏差值6偏差最小值對齊方式為不斷變換測量點的實際數據的坐標系，當所有測量點與三維模型曲面間平均偏差達到最小值時即認為變換完成。上述步驟二包括建立與轉子三維模型的理論坐標系“X，Y，Z，O”相對應的實際坐標系“XI，Yl, Zl, 01”，其具體步驟如下:(I)將未裝有葉片的槳輪固定后，通過激光測量設備打點測量槳轂端面、中心軸孔及裝配孔 的數據點；(2)對槳轂端面上的數據進行擬合得到基準“XI，Y1”平面；(3)對中心軸孔測得的數據向步驟二中(2)步中擬合出的“XI，Y1”平面進行投影，對投影點數據進行圓擬合，圓心即為坐標系原點01 ；(4)對裝配孔上的數據進行圓柱擬合，擬合出軸心線，將該中心線投影至基準“XI，Y1”平面上，過原點01做一條指向裝配孔并與投影線平行的直線“01，X1”，直線“01，X1”所指方向即為坐標系的Xl軸方向；過原點01做直線“01，X1”的垂線“01，Y1”，其為坐標系的Yi軸方向，過原點01做垂直于基準“XI，Υ1”平面的直線“01，Ζ1”，其為坐標系Zl軸方向；坐標系“XI，Yl, Zl, 01”為建立起來的實際坐標系。上述步驟三為將所有葉片裝配于槳轂上，以裝配孔上裝配的葉片為第一個葉片，通過使用激光測量設備，依次采集到各葉片的上下工作曲面的測量點數據，采集點數平均500 1500點/Cm2，所采集到的數據以同一葉片為一組的原則依次保存。上述步驟四包括:(I)將步驟三中第一組葉片測量點數據與步驟二中建立起的實際坐標系數據導入至三維檢測軟件，并將兩組數據合并為一組。(2)將裝配好葉片的轉子三維模型也導入至三維檢測軟件，以第一組葉片測量點數據為測量目標，以轉子三維模型中所對應的葉片的葉面和葉背為參考基準，采用偏差最小值對齊方式對齊數據和標準三維模型，計算第一組葉片工作面上各點的實際空間位置與標準三維模型間的平均偏差值(I) 6eSS，當(I) 6_始一 (I) 6eSK^ 土 “激光測量設備的測量精度”時，既認為對齊完成。(3)在第一組葉片數據的對齊過程中，零件實際坐標系數據也隨著對齊至裝配好葉片的轉子三維模型中，理論上如果葉片數據與參考基準完全一致時，實際坐標系數據“XI，Yl, Zl, 01”也應與模型中的理論坐標系“X，Y，Z，O”相重合，然而由于存在裝配偏差，其無法達到重合，因此，對齊后的實際坐標系數據與模型中的坐標系的偏差即可表征第一組葉片的裝配精度；(4)依次對測得的各組葉片數據，實施步驟四中(I)至(3)步操作，即可得到各組葉片的裝配精度數據。上述步驟五中:( I)葉片裝配位置偏差值的確定葉片裝配位置偏差值為其實際位置與理論位置之間的偏差，可由步驟四中獲得的葉片實際坐標系數據“XI，Yl，Zl，01”中的原點“01 ”在模型理論坐標系“X，Y，Z，O”下的坐標值“^^…^”所表示；(2)葉片裝配角度偏差值的確定a，葉片裝配周向角度偏差值Θ葉片的周向角度偏差值Θ為葉片實際中心軸1-3-2-1與葉片理論中心軸間的夾角，可由在步驟四中獲得的葉片實際坐標系數據“XI，Y1，Z1，01”中的“XI”軸投影至“X，Y”面，該投影線與“X”軸間的夾角Q1K表征；b，葉片裝配徑向角度偏差值Ct葉片的徑向角度偏差值α為葉片沿徑向剖面，理論位置與實際位置間的偏轉角度，可由步驟四中獲得的葉片實際坐標系數據“XI，Yi, Zl, 01”中的“Ζ1”軸投影至葉片的徑向剖面，該投影線與“Ζ”軸間的夾角a !所表征。上述激光檢測設備為關節臂式激光測量機。本專利技術具有如下有益效果，本專利技術以葉片工作面為測量目標，采集整個工作面上各點的空間位置坐標，以所采集到得幾萬個測量點為基礎，計算出葉片的裝配偏差，可真實完整地表征出葉片的裝配偏差，極大地提高其測量精度，為葉片的后期安裝調整提供了精度保障。附圖說明圖1是組合式船用螺旋槳推進器轉子示意 圖2是圖1中的葉片示意圖；圖3是圖1中的葉片葉面示意圖；圖4是本專利技術采用關節臂式激光測量機測量原理示意圖；圖5是采用本專利技術的葉片實際坐標系建立示意圖；圖6是采用本專利技術的葉片裝配周向角度偏差值示意圖；圖7是采用本專利技術的葉片裝配徑向角度偏差值示意圖；圖中，1.葉片，1-1.葉面，1-2.葉背，1-3.導向柱，1_3_1.定位卡槽，1_3_2.葉片理論中心軸，1-3-2-1.葉片實際中心軸，2.槳轂，2-1.裝配孔，2-6.中心軸孔，2-7.槳轂端面，3.測量曲面。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術進行詳細說明。本專利技術，使用激光測量設備，該種設備只要同時具備打點測量和激光掃描測量功能，均可用于實施本專利技術中的方法，如關節臂式激光測量機，其測量原理如圖4所示，以其自身為基準坐標系如圖中的X，Y，Z，O可測量周圍各點的實際空間坐標，如圖5中所示的測量曲面3上個點的坐標。然而測量曲面3三維建模時的坐標系為圖中的XI，Yl，Z1，01坐標系，因此，為了對比測量數據與三維模型間的偏差，必須將測量數據坐標系變換為三維模型本文檔來自技高網...

【技術保護點】
葉片類零件裝配精度檢測方法，其特征在于，具體操作步驟如下：步驟一，采集裝配前的各葉片工作曲面數據，計算平均偏差值；步驟二，建立葉片轉子的實際坐標系；步驟三，采集裝配后的各葉片工作曲面的數據；步驟四，計算葉片裝配偏差數據；步驟五，確定葉片裝配位置偏差值和葉片裝配角度偏差值。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李柏，魏昂，艾鑫，劉永明，賈德潔，焦修勤，魯寧斌，
申請(專利權)人：中國船舶重工集團公司第十二研究所，
類型：發明
國別省市：