复杂薄壁叶片测量方法研究

4 叶片振动问题解决

由于该叶片很长，但是厚度很薄，装夹的时候只是在榫头进行固定，叶身向上是自由状态的，所以随着扫描高度的增加，叶片刚性减弱，叶片与测针之间发生共振现象，影响扫描的正常进行。测针振动状态下测量的曲线如图6所示。

研究振动产生的原因发现，振动是一种特殊形式的运动，在这种运动过程中，机械系统将围绕其平衡位置往复运动，从运动学的观点看，机械振动是指机械系统的位移、速度、加速度在某值附近随时间的变化规律，机械系统之所以会产生振动是因为它本身具有质量和弹性，阻尼则使振动受到拟制，所以减少振动一方面要减少测针对叶片的接触力，另一方面要增加阻尼，消耗能量。

在尝试了许多方法后，决定用加橡皮泥的方法增加阻尼，消耗能量，减少振动，测量叶盆时在叶背贴橡皮泥，在测量叶背时在叶盆贴橡皮泥，这种方法彻底解决了叶片的共振现象。叶片第一次贴橡皮泥部位如图7所示。

当工人将叶身轮廓厚的叶片进行返修时，若重新测量叶片的测量结论与之前不一致，返修的零件会更厚，由于将柱形测针更改为球形测针，进排气边缘形状很不真实，经分析发现，在交替装、卸橡皮泥时，叶片的测量状态已经发生了更改。

将测量程序进行优化，在测量叶片不同截面时采用不同的测量角度，尽可能减少测针与叶片间接触的力量，并尝试不同的测量参数（测量速度、测量密度）。用优化的测量程序测量叶片时，只有叶尖截面产生振动，只需要在叶尖加上橡皮泥就可以彻底解决叶片与测针间的共振现象，进排气边缘形状也变得更真实了，并且易于操作与测量，叶尖加橡皮泥如图8所示。

5测量重复性问题

在复杂薄壁叶片的测量中，除了叶片共振对叶片测量精度影响外，还有一个很重要的问题：测具重复性差。在测量叶片毗邻面时，同一个叶片，装夹5次，测量数据如表2所示。

从表2可以看出：叶片重复装夹5次，测量数据最多相差约0.16mm，对于公差只有0.06mm的尺寸要求，这种测量精度根本不能满足。

根据多年的测量经验以及燕尾性榫头特点，设计并制造了一个测量夹具，该夹具的度面尺寸与叶片榫头一致，底面尺寸比叶片榫头尺寸大了1mm左右，用螺钉将叶片拧紧，再将夹具放在虎钳中测量，这个测具夹具仅仅起到夹紧叶片的作用，叶片榫头除了一部分夹紧在夹具中，其余大部分暴露在夹具外部，测针能够测量到。测量夹具如图9所示。

用暴露在外的叶片榫头建立测量坐标系，在叶片榫头底面采3点，在叶片榫头度面采2点，在叶片端面采1点利用迭代法建立第一坐标系。在叶片榫头两度面各采6行，每行3个点，进行最佳拟合坐标系，作为测量坐标系。在该测具及坐标系下对1个叶片毗邻面重新测量5次，测量结论如表3所示。

从表3可以看出，用现在的测量方法测量的叶片毗邻面最大相差只有约0.008mm，所以测量是稳定可靠的。

结束语

通过对复杂薄壁燕尾型榫头叶片测量方法的研究有效解决了在测量大、薄叶片型面时，叶身与测针间的共振问题，并对复杂大型叶片提供了一种测量方法，对燕尾型榫头叶片的夹具设计及建立坐标系方法提供了新思路。(end)