用於葉片三坐標測量機的夾具及建立測量坐標系的方法
2023-10-11 14:59:19
專利名稱：用於葉片三坐標測量機的夾具及建立測量坐標系的方法
技術領域：
本發明涉及發動機葉片測量技術領域，具體是一種用於葉片測量的夾具。
背景技術：
現代航空工業的發展對發動機的技術性能要求越來越高，各種新型葉片被設計出來，葉型為複雜自由曲面，葉身具有彎、寬、掠、扭、薄的特點。為了保證葉片的質量，葉片製造的不同階段均需進行測量，其過程貫穿了從毛料、機械加工到葉片組裝的整個階段。葉片檢測是保證葉片製造質量的重要手段，但是由於定位難等問題的存在，一直是葉片加工過程的一個難點，具體表現為測量精度要求高；測量效率要求高；測量可靠性要求高；葉片測量定位和建立測量坐標系複雜。就三坐標測量而言，三坐標測量機進行測量的時候首先要根據基準面建立相應的測量坐標系，但是葉片的榫根楔形面小，建立測量坐標系比較難；由於葉片安裝楔型面比較小，以此確定葉片測量坐標系的坐標平面，會帶來較大的誤差，所以最好的辦法是設計一個測量夾具。
發明內容
為了克服現有技術中建立葉片測量坐標系難、測量效率低的不足，本發明提出了一種用於葉片三坐標測量機的夾具及建立測量坐標系的方法。本發明包括夾具體，頂緊螺釘和定位銷軸；在夾具體的上表面有V型榫槽，並且該 V型榫槽的楔形面與葉片榫根的楔形面完全吻合，該V型榫槽沿夾具體的長度方向分布，並位於夾具體寬度的中心線上。所述的V型榫槽槽底的一端有定位銷軸，該定位銷軸的中心線位於V型槽的長度方向對稱面內；在V型榫槽槽底有頂緊螺釘，並且該頂緊螺釘位於夾具體長度和寬度的對稱中心。所述的頂緊螺釘為內六方螺釘，並且該頂緊螺釘的頂端為半圓球形。使用時，將葉片的榫根插入夾具體1上表面的V型榫槽內，並通過位於V型榫槽一端的定位銷軸限位。將頂緊螺釘裝入螺紋通孔內，以固緊葉片。裝入V型榫槽內的葉片榫根略長出V型榫槽，以方便工藝操作。本發明還提出了一種葉片三坐標測量機夾具的測量坐標系建立方法，其具體過程是第一步，通過測量機，掃描夾具體的外廓尺寸，得到夾具體的長度為B、寬度為C， 以及夾具體的高度為H ；將葉片的榫根插入夾具體上表面的V型榫槽內，並通過定位銷軸限位，通過頂緊螺釘固緊；第二步，建立初始坐標系；I.建立Y' 0' Z'坐標平面以夾具體的一側表面為a表面，在夾具體的a表面內任意取三個不在同一直線上的點，並且三個點彼此之間的距離應儘量大。根據三點建立一個坐標平面的原理將a面確定為坐標平面Y' 0' Z'；II.確定Y'軸以夾具體的上表面為b表面。在b表面上沿夾具體長度方向任取兩個點，兩個點之間的距離應儘量大，本實施例中，所取的兩個點位於夾具體上V型榫槽同一側，並分別位於靠近夾具體長度方向的兩端處。在兩點之間作連線，並使兩點連線向坐標平面Y' 0' Z'作正投影，所得正投影為Y'軸；III.確定坐標原點以夾具體的V型榫槽有定位銷軸一端的端面為c表面。在 c表面上任取一點，使該點在c表面內沿c表面向V軸作投影，所得投影點即為坐標原點 0'；IV.確定X'軸根據坐標平面Y' 0' Z'法向矢量方向和坐標原點0'的位置， 確定X'軸；V.根據右手法則確定笛卡爾坐標系的Z'軸，即確定初始坐標系0' X' Y' Z'；第三步，確定測量坐標系；根據得到的夾具體的長度B、寬度C，以及夾具體的高度 H，坐標系0' V V V在X方向的移動量為C/2，坐標系0' V V V在Y方向的移動量為B/2，坐標系0' X' Y' V在Z方向的移動量為D ；使坐標系0' X' Y' V的坐標原點0'平移至葉片設計坐標系原點0，使初始坐標原點0'與設計坐標系原點0重合，即得到測量坐標系0ΧΥΖ。坐標系0' X' Y' Z'在Z方向的移動量D為榫根楔形面垂直高度的中心到夾具體上表面之間的距離。本發明在葉片裝夾過程中，對葉片榫根部位進行快速定位，四方塊的夾具體結構可以快速將測量坐標系從葉片榫根部轉換到夾具體上，從而快速、準確地建立葉片的測量坐標系，減少了葉片測量過程中建立測量坐標系的時間和難度。此夾具結構簡單，安裝方便，定位精度高，可多次裝拆而不影響定位精度，可以實現葉片的批量測量，提高了葉片測
量的效率。
圖1為本發明的結構主視圖；圖2為本發明的側視圖；圖3為本發明的圖2中I處局部示意圖；圖4為本發明的三維立體圖。圖中1.夾具體2.頂緊螺釘3.定位銷軸4.葉片
具體實施例方式實施例一本實施例是用於某型航空發動機葉片測量的夾具，包括夾具體1，頂緊螺釘2和定位銷軸3。如圖1所示，本實施例的夾具體1為長方體，其長度與葉片榫根的長度相同。在夾具體1的上表面有V型榫槽。V型榫槽的兩側槽壁為楔形面，並且該楔形面與葉片榫根的楔形面完全吻合。所述的V型榫槽沿夾具體的長度方向分布，並位於夾具體1寬度的中心線上。在該V型榫槽任意一端的槽底有定位銷軸3的安裝盲孔，所述的安裝盲孔的中心線位於V型槽的長度方向對稱面內。在夾具體1下表面有一個貫通V型榫槽槽底的螺紋通孔，用於安裝頂緊螺釘2，該螺紋通孔的中心線位於夾具體1長度的中心處，並位於夾具體1寬度的中心線上。頂緊螺釘2為內六方螺釘，並且該頂緊螺釘2的頂端為半圓球形。使用時，將葉片4的榫根插入夾具體1上表面的V型榫槽內，並通過位於V型榫槽一端的定位銷軸3限位。將頂緊螺釘裝入螺紋通孔內，以固緊葉片4。裝入V型榫槽內的葉片榫根略長出V型榫槽，以方便工藝操作。本實施例還提出了一種測量坐標系建立方法，具體過程是第一步，通過測量機，掃描夾具體的外廓尺寸，得到夾具體的長度為B、寬度為C， 以及夾具體的高度H。將葉片4的榫根插入夾具體1上表面的V型榫槽內，並通過定位銷軸 3限位，通過頂緊螺釘2固緊。第二步，建立初始坐標系；1.建立Y' 0' Z'坐標平面以夾具體1的一側表面為a表面，在夾具體1的a 表面內任意取三個不在同一直線上的點，並且三個點彼此之間的距離應儘量大。根據三點建立一個坐標平面的原理將a面確定為坐標平面Y' 0' V。2.確定Y'軸以夾具體1的上表面為b表面。在b表面上沿夾具體1長度方向任取兩個點，兩個點之間的距離應儘量大，本實施例中，所取的兩個點位於夾具體1上V型榫槽同一側，並分別位於靠近夾具體1長度方向的兩端處。在兩點之間作連線，並使兩點連線向坐標平面Y' 0' Z'作正投影，所得正投影為Y'軸。3.確定坐標原點以夾具體1的V型榫槽有定位銷軸一端的端面為c表面。在 c表面上任取一點，使該點在c表面內沿c表面向V軸作投影，所得投影點即為坐標原點 0'。4.確定X'軸根據坐標平面Y' 0' V法向矢量方向和坐標原點0'的位置，確定X'軸。5.根據右手法則確定笛卡爾坐標系的Z'軸，即確定初始坐標系0' X' Y' Z'。第三步，確定測量坐標系。根據得到的夾具體的長度B、寬度C，以及夾具體的高度 H，由葉片的圖紙建立的設計坐標系，確定坐標系0' X' Y' Z'的坐標原點0'的移動量。 本實施例中，由於葉片設計坐標系原點0位於榫根寬度的1/2處，故坐標系在X方向的移動量為C/2，坐標系在Y方向的移動量為B/2，Z方向的移動量為D。Z方向的移動量D為榫根楔形面垂直高度的中心到夾具體上表面之間的距離。將所建坐標系0' X' Y' Z'的坐標原點0'在X方向移動C/2，在Y方向移動 B/2，在Z方向移動D，使坐標系0' X' Y' Z'的坐標原點0'平移至葉片設計坐標系原點0，使初始坐標原點0'與設計坐標系原點0重合，即得到測量坐標系0ΧΥΖ。所述坐標系 OX^與圖紙給定的設計坐標系相同，測量坐標系建立完畢。實施例二本實施例是用於某型航空發動機葉片測量的夾具，包括夾具體1，頂緊螺釘2和定位銷軸3。如圖1所示，本實施例的夾具體1為長方體，其長度與葉片榫根的長度相同。在夾具體1的上表面有V型榫槽。V型榫槽的兩側槽壁為楔形面，並且該楔形面與葉片榫根的楔形面完全吻合。所述的V型榫槽沿夾具體的長度方向分布，並位於夾具體1寬度的中心線
5上。在該V型榫槽任意一端的槽底有定位銷軸3的安裝盲孔，所述的安裝盲孔的中心線位於V型槽的長度方向對稱面內。在夾具體1下表面有一個貫通V型榫槽槽底的螺紋通孔， 用於安裝頂緊螺釘2，該螺紋通孔的中心線位於夾具體1長度的中心處，並位於夾具體1寬度的中心線上。頂緊螺釘2為內六方螺釘，並且該頂緊螺釘2的頂端為半圓球形。使用時，將葉片4的榫根插入夾具體1上表面的V型榫槽內，並通過位於V型榫槽一端的定位銷軸3限位。將頂緊螺釘裝入螺紋通孔內，以固緊葉片4。裝入V型榫槽內的葉片榫根略長出V型榫槽，以方便工藝操作。本實施例還提出了一種測量坐標系建立方法，具體過程是第一步，通過測量機，掃描夾具體的外廓尺寸，得到夾具體的長度為B、寬度為C， 以及夾具體的高度為H。將葉片4的榫根插入夾具體1上表面的V型榫槽內，並通過定位銷軸3限位，通過頂緊螺釘2固緊。第二步，建立初始坐標系；1.建立Y' 0' Z'坐標平面以夾具體1的一側表面為a表面，在夾具體1的a 表面內任意取三個不在同一直線上的點，並且三個點彼此之間的距離應儘量大。根據三點建立一個坐標平面的原理將a面確定為坐標平面Y' 0' V。2.確定Y'軸以夾具體1的上表面為b表面。在b表面上沿夾具體1長度方向任取兩個點，兩個點之間的距離應儘量大，本實施例中，所取的兩個點位於夾具體1上V型榫槽兩側，並分別位於靠近夾具體1長度方向的兩端處。在兩點之間作連線，並使兩點連線向坐標平面Y' 0' Z'作正投影，所得正投影為Y'軸。3.確定坐標原點以夾具體1的有定位銷軸一端的端面為c表面。在c表面上任取一點，使該點沿c表面並在c表面內向Y'軸作投影，所得投影點即為坐標原點0'。4.確定X'軸根據坐標平面Y' 0' V法向矢量方向和坐標原點0'的位置，確定X'軸。5.根據右手法則確定笛卡爾坐標系的Z'軸，即確定初始坐標系0' X' Y' Z'。第三步，確定測量坐標系。根據得到的夾具體的長度B、寬度C，以及夾具體的高度 H，由葉片的圖紙建立的設計坐標系，確定坐標系0' X' Y' Z'的坐標原點0'的移動量。 本實施例中，由於葉片設計坐標系原點0位於榫根寬度的1/2處，故坐標系在X方向的移動量為C/2，坐標系在Y方向的移動量為B/2，Z方向的移動量為D。Z方向的移動量D為榫根楔形面垂直高度的中心到夾具體上表面之間的距離。將所建坐標系0' X' Y' Z'的坐標原點0'在X方向移動C/2，在Y方向移動 B/2，在Z方向移動D，使坐標系0' X' Y' Z'的坐標原點0'平移至葉片設計坐標系原點0，使初始坐標原點0'與設計坐標系原點0重合，即得到測量坐標系0ΧΥΖ。所述坐標系 OX^與圖紙給定的設計坐標系相同，測量坐標系建立完畢。
權利要求
1.一種用於葉片三坐標測量機的夾具，其特徵在於，所述的用於葉片三坐標測量機的夾具包括夾具體(1)，頂緊螺釘( 和定位銷軸(3)；在夾具體(1)的上表面有V型榫槽，並且該V型榫槽的楔形面與葉片榫根的楔形面完全吻合；所述的V型榫槽沿夾具體的長度方向分布，並位於夾具體(1)寬度的中心線上。
2.如權利要求1所述的一種用於葉片三坐標測量機的夾具，其特徵在於，所述的V型榫槽槽底一端有定位銷軸(3)，該定位銷軸的中心線位於V型槽的長度方向對稱面內；在V型榫槽槽底有頂緊螺釘O)，並且該頂緊螺釘( 位於夾具體(1)長度和寬度的對稱中心。
3.如權利要求1所述的一種用於葉片三坐標測量機的夾具，其特徵在於，所述的頂緊螺釘O)為內六方螺釘，並且該頂緊螺釘O)的頂端為半圓球形。
4.一種用於葉片三坐標測量機夾具的測量坐標系建立方法，其特徵在於，具體過程是第一步，通過測量機掃描夾具體的外廓尺寸，得到夾具體的長度為B、寬度為C，以及夾具體的高度為H ；將葉片的榫根插入夾具體上表面的V型榫槽內，並通過定位銷軸限位，通過頂緊螺釘固緊；第二步，建立初始坐標系；I.建立Y'0' Z'坐標平面；以夾具體(1)的一側表面為a表面，在夾具體(1)的a 表面內任意取三個不在同一直線上的點，並且三個點彼此之間的距離應儘量大。根據三點建立一個坐標平面的原理將a面確定為坐標平面Y' 0' V ；II.確定Y'軸；以夾具體(1)的上表面為b表面。在b表面上沿夾具體(1)長度方向任取兩個點，兩個點之間的距離應儘量大，本實施例中，所取的兩個點位於夾具體(1)上V 型榫槽同一側，並分別位於靠近夾具體(1)長度方向的兩端處。在兩點之間作連線，並使兩點連線向坐標平面Y' 0' Z'作正投影，所得正投影為Y'軸；III.確定坐標原點；以夾具體(1)的V型榫槽有定位銷軸一端的端面為C表面。在C 表面上任取一點，使該點沿C表面並在C表面內向Y'軸作投影，所得投影點即為坐標原點 0'；IV.確定X'軸；根據坐標平面Y'0' V法向矢量方向和坐標原點0'的位置，確定 X'軸V.根據右手法則確定笛卡爾坐標系的Z'軸，即確定初始坐標系0'X' Y' Z'； 第三步，確定測量坐標系；根據得到的夾具體的長度B、寬度C，以及夾具體的高度H，由葉片的圖紙建立的設計坐標系，坐標系0' X' Y' V在X方向的移動量為C/2，坐標系 0' X' Y' V在Y方向的移動量為B/2，坐標系0' X' Y' V在Z方向的移動量為D ；使坐標系0' X' Y' Z'的坐標原點0'平移至葉片設計坐標系原點0，使初始坐標原點0' 與設計坐標系原點0重合，即得到測量坐標系OXYZ ；坐標系0' X' Y' Z'在Z方向的移動量D為榫根楔形面垂直高度的中心到夾具體上表面之間的距離。
全文摘要
一種用於葉片三坐標測量機的夾具及測量坐標系建立的方法。在夾具體的上表面有V型榫槽，並且該V型榫槽的楔形面與葉片榫根的楔形面完全吻合。V型榫槽位於夾具體寬度的中心線上。頂緊螺釘位於夾具體長度和寬度的對稱中心上。在建立葉片三坐標測量機夾具的測量坐標系時，通過三點建立一個坐標平面，通過兩點連線在該坐標平面上投影建立一個坐標軸，一個點確定坐標原點，從而快速、準確地建立葉片的測量坐標系，並且矩形的夾具體能夠快速將測量坐標系從葉片榫根部轉換到夾具體上，減少了葉片測量過程中建立測量坐標系的時間和難度。本發明具有結構簡單，安裝方便，定位精度高，可多次裝拆而不影響定位精度，可以實現葉片的批量測量，提高了葉片測量的效率。
文檔編號G01B21/00GK102155928SQ20111005163
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月3日 優先權日2011年3月3日
發明者單晨偉, 李宜明, 王增強, 藺小軍, 高春 申請人:西北工業大學