航空发动机静子环组件叶片焊接变形量大小的测量装置及方法与流程

本发明属于叶片焊接变形量测量领域，尤其涉及一种航空发动机静子环组件叶片焊接变形量大小的测量装置及方法。

背景技术：

1、静子环组件是航空发动机中的重要部件，由静子机匣、叶片和内环装配后焊接而成。在进行机匣与叶片的电子束焊接过程中，叶片会出现焊接变形，且变形量往往较大，超出设计图允许的轮廓度公差要求。

2、为减小电子束焊接对叶型的影响，将焊后公差控制在合格范围内，需要在点焊、电子束焊接、热处理等几个阶段对叶片相对于理论位置的变形量进行检测。通过对变形数据进行分析，可以优化调节电子束焊接参数，从而有效控制变形。

3、然而，由于需要测量的次数多、叶片数量多，使用三坐标测量机进行检测存在周期长、效率低、设备占用久等问题，难以满足批量生产和工艺调试的需求。

4、因此，迫切需要一套能够实现叶片焊接变形量精确、高效检测的专用测量装置。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的航空发动机静子环组件叶片焊接变形量大小的测量装置，解决静子环组件叶片变形量使用常规方法无法检测、使用三坐标检测周期长、效率低等问题，能够实现叶片焊接变形量精确、高效检测。

2、一种用于静子环组件叶片焊接变形量测量的装置，包括：

3、支撑架，用于为装置提供安装基础；

4、底座，安装在所述支撑架上，且中央区域开设有用于安装定位轴的定位孔；

5、定位轴，沿竖直方向安装在所述底座中央区域的定位孔内；

6、定位环，以可绕所述定位轴转动的方式套装在所述定位轴外周，用于承载并带动待测静子环组件旋转以实现各叶片的分度定位；

7、滚动支撑组件，安装在所述底座顶面与所述定位环底面之间，用于向所述定位环提供滚动支撑；

8、端盖，安装在所述定位轴的顶端，且底面边沿位置设置的凸起以间隙配合的方式部分嵌入定位环在对应位置开设的槽内，能够限制所述定位环相对所述定位轴的轴向位置；

9、正面传感器安装组件，安装在所述定位环的外侧并固定在底座上，用于正面激光位移传感器的安装，并将正面激光位移传感器定位至预定测量位置；

10、正面激光位移传感器，安装于所述正面传感器安装组件上，用于从正面测量叶片表面的位移量；

11、背面传感器安装组件，安装在所述定位环的内侧上方并固定于所述端盖上，用于背面激光位移传感器的安装，并将背面激光位移传感器定位至预定测量位置；

12、背面激光位移传感器，安装于所述背面传感器安装组件上，用于从背面测量叶片表面的位移量，其中，所述正面激光位移传感器与背面激光位移传感器从定位环的径向相对两侧分别对准同一被测叶片，用于同步获取该叶片的正面距离数据和背面距离数据；

13、角向定位组件，安装在所述定位环的上端面靠近内孔边缘处，用于与待测静子环组件的角向定位孔配合以实现角向定位；

14、压紧组件，安装在所述定位环的上端面，用于将待测静子环组件压紧固定于所述定位环上；

15、分度定位组件，安装在所述定位环的外周与所述底座之间，用于在所述定位环旋转至各叶片测量位置时实现分度锁止；

16、手柄，安装在所述定位环的外周，用于操作者转动所述定位环。

17、进一步地，所述滚动支撑组件包括隔珠环、垫环和钢珠。所述隔珠环安装在所述底座上端面的环形槽内，用于分隔和保持各钢珠的周向位置；所述钢珠放置于所述隔珠环的孔内，用于作为滚动体减小所述定位环旋转时的摩擦阻力；所述垫环分别安装在所述钢珠的上端与所述定位环下端面的环形槽底面之间、以及所述钢珠的下端与所述底座上端面的环形槽底面之间，能够传递载荷并保护所述钢珠的接触面。

18、进一步地，所述正面传感器安装组件包括测量基准座、旋转定位座、传感器定位块和定位插销。所述测量基准座安装在所述底座的侧面，用于为所述旋转定位座提供安装基准；所述旋转定位座安装在所述测量基准座的上端面，用于为所述传感器定位块提供旋转支撑和定位槽；所述传感器定位块具有工作位和避让位，安装在所述旋转定位座的定位槽内，用于安装正面激光位移传感器并在工作位与避让位之间转动切换；所述定位插销用于将所述传感器定位块锁定于工作位或避让位。在所述工作位时，所述传感器定位块位于所述定位环的内孔上方以对准叶片正面；在所述避让位时，所述传感器定位块转动至所述定位环的外侧以让出静子环组件的安装空间。

19、进一步地，所述背面传感器安装组件包括背侧传感器限位座和背侧传感器安装座。所述背侧传感器限位座安装在所述端盖的上端面，用于为所述背侧传感器安装座提供安装基础；所述背侧传感器安装座安装在所述背侧传感器限位座的上端，用于安装背面激光位移传感器，其位于所述定位环的中心区域上方，且两侧面与所述定位环上端面的内孔中心保持预定距离，用于将背面激光位移传感器定位于对准叶片背面的测量位置。

20、进一步地，所述分度定位组件包括衬套b、分度插销和角向定位块。所述衬套b沿周向均布安装在所述定位环外周的环形孔带中，各所述衬套b与各叶片编号一一对应，用于为所述分度插销提供定位孔；所述角向定位块固定于所述底座的上端面并位于所述定位环的外侧，并开设有定位槽，用于与所述分度插销配合以限定定位环的旋转角度；所述分度插销沿竖直方向穿过所述衬套b的孔并伸入所述角向定位块的定位槽内，用于将所述定位环锁止于当前叶片测量位置。

21、进一步地，所述角向定位组件包括角向定位销，所述角向定位销竖直安装在所述定位环的上端面，用于插入待测静子环组件的角向定位孔中以确定工件在所述定位环上的起始安装角度。所述角向定位销位于所述传感器定位块的左侧且与该传感器定位块之间的距离不大于10mm，能够在所述传感器定位块处于工作位时避免与所述传感器定位块发生干涉。

22、进一步地，所述压紧组件为钩型压板，所述钩型压板沿周向分布于所述定位环的上端面，各所述钩型压板可绕其安装孔转动，压紧端指向所述定位环的圆心方向，用于将待测静子环组件压紧于所述定位环的上端面。

23、进一步地，所述装置还包括衬套a，所述衬套a过盈配合安装在所述定位环的中心内孔中，用于保护所述定位环的中心内孔并减小与所述定位轴之间的磨损。所述衬套a的内孔与所述定位轴的外圆之间为间隙配合，用于保证所述定位环相对所述定位轴的同轴安装和灵活转动。

24、本发明所述用于静子环组件叶片焊接变形量测量的装置的使用方法，包括以下步骤：

25、将传感器定位块转动至避让位，装入待测静子环组件并通过角向定位销与工件角向定位孔的配合实现角向定位，通过钩型压板将工件压紧于定位环的上端面；

26、将传感器定位块转动至工作位并插入定位插销锁定，使正面激光位移传感器移动至测量位置；

27、读取正面激光位移传感器和背面激光位移传感器的测量数值并记录；

28、拔出分度插销，通过手柄转动定位环使下一编号的衬套b转动至与角向定位块的定位槽对齐，插入分度插销锁止定位环，读取并记录当前叶片对应的传感器数值；

29、重复上述分度旋转和读数步骤，直至完成所有叶片的测量。

30、本发明的技术有益效果：

31、通过采用激光位移传感器直接测量焊接变形最大位置的变形量，替代传统的三坐标测量方法。该方法在保证测量精度的前提下，大幅提升了检测效率，具有更高的实用性和自动化水平，并使用非接触测量方式代替传统接触测量方式，实现一次装夹完成所有叶片焊接变形量检测，大幅降低了操作人员的劳动强度，而且通过数显装置将传感器测量值传输至静子组件外直接显示，实现测量值的远程读取，有效消除人为读数误差，提升测量准确性。