蔡司軟件 | ZEISS CALYPSO新功能在航空航天行業中的應用案例(整體葉盤檢測方案)

整體葉盤是飛機發動機中的核心部件,主要應用于壓氣機和渦輪部分,通過高速旋轉對吸入的空氣進行壓縮,提高氣流壓力(為燃燒室提供高壓空氣);在渦輪部分,將高溫高壓燃氣的能量轉化為機械能,驅動壓氣機及風扇。
整體葉盤的葉片通常呈周向均勻分布,且每個葉片的型面(葉盆、葉背)具有復雜的三維自由曲面,葉片之間空間狹窄。因此在使用三坐標測量整體葉盤過程中,由于葉盤的結構復雜性、測量效率、精度要求以及數據完整性,通常需要配合轉臺進行四軸聯動完成可靠的測量。
典型檢測項目
型面檢測,例如:
? 輪廓形狀&位置&扭角檢測
? 最大輪廓厚度
? 輪廓弦線長度&角度
? 前后緣指定距離處厚度
? 前后緣半徑
? 彎曲
? 喉道距離檢測


坐標系建立
基準槽明確的風扇整體葉盤或者靜子葉環,推薦采用3-2-1法建立整體葉盤坐標系。測量基準面,找正零件,使用基準面的法向矢量方向作為第一軸線。選擇基準孔或基準槽(基準孔根據工藝規程確定,目前行業內主要采用精加工的工藝孔來確定旋轉軸;孔心構造一條直線,將該直線旋轉至起始葉片積疊軸上。若確定旋轉軸的特征不屬于此范圍,按照圖紙或工藝規程確定旋轉軸。坐標系建立后應檢查坐標系與設計模型和圖紙規定的坐標系的一致性和正確性。

轉臺4軸聯動葉片角度預設推薦設置
按照圖紙要求進行截面曲線的截取,為保證在使用轉臺四軸聯動測量葉盤葉片過程中,提高測量效率,保證測量點質量,避免探針干涉。需要使用“角度預設”功能進行預設值,點擊“圖像支持”右面的眼睛,可以看到參考線,代表了探針進針的方向。


轉臺角度預設注意事項:
a.需要根據工件實際情況手動拖拽,或者在上方輸入轉臺角度偏移更改,使參考線避開工件實體,最終保證測量過程中避免干涉。
b.重點關注前尾緣位置處轉臺預設角度,保證無干涉的情況下,減少過多的角度設置,以保證測量點質量。
配合轉臺進行四軸聯動測量時,根據角度預設設置轉臺角度和掃描位置。設置過程中,可以根據“掃描點可視化展示”輔助判斷轉臺角度設置的合理性,尤其是在前后緣葉型曲線曲率變化較大位置,提高測量結果的穩定性。(Calypso2024版本新增功能)

同時可以勾選“四軸聯動加速度設置”,保證測量點質量的同時,也能保證更快的測量效率。(Calypso2024版本新增功能)

通常情況,根據圖紙要求,一個單葉片需要在多個不同截面檢測葉型輪廓線,如果每條型線檢測完都將探針進行回退和重新進針的話,會浪費大量的測量時間。因此可以使用“連接曲線”功能,將單葉片上各個截面的曲線連接起來進行測量,以避免CMM的回退,大大提高測量效率。(Calypso2024版本新增功能)

葉型輪廓實際點處理
添加輔助坐標系,在幾何變換中,添加角度旋轉,旋轉軸選擇與發動機平行的軸線,角度輸入公式:
rad((360/K)* (LOOP1-1)) K是葉片數量。將輔助坐標系分配給每個葉型曲線。
需注意葉片采用陣列的方式進行測量,同時轉臺同步旋轉。

坐標系調用循環坐標系,需保證每個葉片都有一個對應的局部坐標系,其軸線穿過積疊點并沿著積疊軸方向。


最后,將測量數據輸出到ZEISS INSPECT 軟件中進行分析評價。

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