整體葉盤是將葉片和輪轂做成一個(gè)整體绎狭，具有重量輕、推重比大、零件數(shù)量少等一系列優(yōu)點(diǎn)肢阿，因此在先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用越來越廣泛。整體葉盤分為開式和閉式兩類乳嘁，如圖1和圖2所示甸赏。由于整體葉盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，葉片型面為復(fù)雜自由曲面寻适，扭曲度大藏崇，加工精度要求高，相鄰葉片之間的通道深而窄凤婆、開敞性差短揉，因此造成整體葉盤制造相對單葉片困難，相應(yīng)也為其測量增加了難度非畜。采用三坐標(biāo)測量機(jī)（Coordinate MeasuringMachine刚肠，CMM)測量是目前測量整體葉盤最有效的方法。

　　使用測量機(jī)對葉盤型面進(jìn)行測量亦弛，首先要進(jìn)行路徑規(guī)劃冒晰，路徑規(guī)劃的好壞決定CMM測量的效率和有效性。文獻(xiàn)[1-12]分別對自由曲面CMM測量路徑規(guī)劃進(jìn)行了研究竟块。雖然葉盤型面屬于自由曲面壶运，但由于結(jié)構(gòu)的限制，其測量路徑規(guī)劃具有其自身的特點(diǎn)浪秘，本文對整體葉盤型面測量路徑規(guī)劃中的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究蒋情。

整體葉盤測量路徑規(guī)劃
　　在整體葉盤的測量中，對測量葉片數(shù)秫逝、測量截面數(shù)和測量點(diǎn)數(shù)的確定非常重要恕出。測量數(shù)過多會(huì)增大檢測成本询枚，降低測量效率；測量數(shù)過少又會(huì)降低對總體的代表性浙巫，增大測量誤差金蜀。
1 測量葉片數(shù)的確定
　　整體葉盤的葉片按周向均勻分布，在加工過程中的畴，所有葉片都是由相同的加工工藝渊抄、相同的加工程序通過旋轉(zhuǎn)工件坐標(biāo)系加工完成，葉片具有一定的一致性丧裁，所以整體葉盤的葉片可以采取抽樣方式檢測禁妓。因?yàn)檎w葉盤葉片隨機(jī)抽樣時(shí)樣本容量計(jì)算屬于比例型不重復(fù)隨機(jī)抽樣，那么葉片數(shù)的確定就變成了樣本容量的確定問題央嘱。
　　葉片數(shù)的確定過程本質(zhì)上是費(fèi)用與精度的權(quán)衡過程唧痴。既要考慮檢測的目的、檢測的性質(zhì)和精度的要求等馏纱，又要考慮實(shí)際操作的可操作性噩五，非抽樣誤差的控制等。進(jìn)行綜合權(quán)衡后素牌，達(dá)到一個(gè)最優(yōu)的樣本容量選擇碳携。
　　另一方面，就具體項(xiàng)目而言墓且，項(xiàng)目的總預(yù)算費(fèi)用又構(gòu)成了檢測葉片數(shù)有一個(gè)上限临辰。測量數(shù)過大就會(huì)突破預(yù)算約束，導(dǎo)致超支讲媚。設(shè)經(jīng)費(fèi)總額為C亏乞，費(fèi)用函數(shù)可以表示為：
　　C=C0+nC1，（1）其中玲躯，C0為固定費(fèi)用据德，與樣本容量無關(guān)；C1為平均每一葉片單元需要的測量費(fèi)用跷车，由此解出的測量葉片數(shù)n棘利，可以作為經(jīng)費(fèi)約束的一個(gè)基本條件。
（1）基本原理朽缴。
　　對于估算比例型變量善玫，確定樣本容量公式為：
n1=Z2·P·(1?P)/e2，（2）其中密强，n1代表樣本容量茅郎；Z表示置信水平下的統(tǒng)計(jì)量；P表示目標(biāo)總體的比例期望值或渤；e表示置信區(qū)間的半寬系冗，即調(diào)查誤差奕扣。
　　根據(jù)樣品總量對樣本容量大進(jìn)行修正：n2=n1.(N/N+n1)，（3）其中掌敬，N為葉片總數(shù)惯豆。
　　因?yàn)闃颖境闃硬皇遣捎煤唵蔚碾S機(jī)抽樣，那么可以用抽樣設(shè)計(jì)效果對樣本容量進(jìn)行修正：n=B·n2犀刀，（4）其中葬籽，B為設(shè)計(jì)效果比例參數(shù)；n為測量葉片數(shù)饮茬。
公式（2）努示、（3）、（4）參數(shù)取值可參照表1拉狸。

（2）實(shí)例應(yīng)用盾峭。
　　某型一級整體葉盤葉片總數(shù)為48個(gè)，由于事先沒有關(guān)于真實(shí)比例P可利用的信息稿纺，因此帅忌，假定方差取最大的情況，即假設(shè)P=0.5态措；根據(jù)抽檢葉片的實(shí)際情況可取e=0.2；在置信水平為90%宦衡，B取0.65的情況下桑抱，根據(jù)公式（2）、（3）尼荆、（4）計(jì)算得到需要測量的葉片數(shù)n=8.09≈8左腔，即需要測量的葉片數(shù)為8個(gè)。
2 葉片測量截面數(shù)的確定
　　為了保證測量的可靠性捅儒，葉片測量截面數(shù)m應(yīng)不小于3液样。
（1）根據(jù)被檢測葉片的長度來確定檢測截面數(shù)∏苫梗可以采用以下經(jīng)驗(yàn)公式：
m=c·L鞭莽，（5）其中，m為應(yīng)測截面數(shù)麸祷；L為葉片長度澎怒；c為比例系數(shù)（一般為1/10~1/20）。
（2）根據(jù)葉片理論截面線數(shù)確定檢測截面數(shù)阶牍。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取m1/3≥m≥m1/5喷面。其中，m1為理論截面線數(shù)走孽；m為應(yīng)測截面數(shù)惧辈。
3 截面線測量點(diǎn)數(shù)的確定
　　對自由曲面進(jìn)行測量時(shí)琳状，采用等間距測量是最簡單易行的測量方法，但為了保證測量準(zhǔn)確度就必須縮小測量間距承蠕，這使得測量效率顯著降低菜册，并增加了后續(xù)誤差評定等工作的難度。文獻(xiàn)[13-14]根據(jù)加工設(shè)備的工藝能力給出了測量點(diǎn)數(shù)的計(jì)算公式坷字，與被測零件的形狀沒有關(guān)系许辖。一種理想的方法就是使測點(diǎn)分布的疏密隨曲面曲率變化，曲率越大通肋，測點(diǎn)越密贮猛；反之則越疏，從而較好地反映待測曲面的幾何形狀信息璃蓬。
　　根據(jù)葉片型面的特點(diǎn)和測點(diǎn)分布疏密隨曲面曲率變化的要求闺蜈，結(jié)合實(shí)際測量情況，總結(jié)的葉片截面線測量點(diǎn)數(shù)計(jì)算公式如下：N =L/A+ρ·L·D/3想祝，（6）式中,L為測量路徑長度,A為小曲率情況下希望的相鄰測點(diǎn)距離昵人，ρ為圓弧曲率，D為大曲率情況下希望的半圓圓弧上測量點(diǎn)數(shù)览讳。A與D的取值從經(jīng)濟(jì)性和設(shè)備工藝能力方面進(jìn)行考慮誊酌，一般取A=5~15mm,D=5~15個(gè)。
　　圖3是根據(jù)公式（6）計(jì)算的大曲率情況下半圓圓弧測量點(diǎn)的數(shù)量露乏，取A=10mm,D=10個(gè)碧浊，圓弧半徑從r=0.2mm到r=3.5mm∥练拢可以看到箱锐，r=3mm以下，半圓圓弧測量點(diǎn)數(shù)是10個(gè)劳较，曲率越小驹止，測量點(diǎn)越密集,測量點(diǎn)數(shù)主要因素是圓弧的曲率；r=3mm以上观蜗，由于測量路徑長度的增加臊恋，測量點(diǎn)數(shù)增加, 測量點(diǎn)數(shù)的主要影響因素是測量長度。

4 路徑規(guī)劃
　　測量路徑規(guī)劃就是確定測量點(diǎn)的位置和測量次序嫂便。測量機(jī)根據(jù)測量點(diǎn)坐標(biāo)和觸測方向進(jìn)行測量[15]捞镰。由于一般的測量機(jī)軟件系統(tǒng)有轉(zhuǎn)臺(tái)掃描功能，所以葉盤測量路徑規(guī)劃最常用的方法是等半徑路徑規(guī)劃毙替。等半徑法岸售，即葉片上每個(gè)截面的測量數(shù)據(jù)點(diǎn)在圍繞葉盤軸心線的回轉(zhuǎn)圓柱面上。
　　采用該路徑會(huì)造成因葉片前緣長度和后緣長度的差異而造成的測量路徑線斷裂，如圖4所示玖远。本文提出流道線測量路徑坦妙，流道線指葉片工作時(shí)氣流流經(jīng)葉片型面的近似路線，其區(qū)別與截面線的最大特點(diǎn)是曲線封閉契惶。

（1）葉片型面測量路徑規(guī)劃原則璃帘。
·測量路徑線呈均勻態(tài)勢且盡可能覆蓋整個(gè)葉片型面。
· 在一條測量路徑線上驳蒙，測量點(diǎn)之間的距離由曲線曲率確定熬魄，在葉背型面、葉盆型面上组缎，測量點(diǎn)的數(shù)目相比葉片前緣和后緣要稀疏滔壳。
（2）流道線法測量路徑規(guī)劃步驟。
·根據(jù)葉片理論截面數(shù)據(jù)對葉片型面進(jìn)行參數(shù)化造型朴轰；
·將參數(shù)化后的葉片型面沿其法向向外偏置出一個(gè)等距的葉片型面偏置面武填，等距面之間的距離為測頭半徑；
·將內(nèi)輪轂曲面沿其法向方向向外偏置出一個(gè)等距的內(nèi)輪轂曲面偏置面唆阿，等距面之間的距離為內(nèi)輪轂曲面與葉片型面過渡半徑加測頭半徑益涧；對于閉式整體葉盤，還要求取外輪轂向內(nèi)的等距偏置面驯鳖，等距面之間的距離為外輪轂曲面與葉片型面過渡半徑加測頭半徑闲询；
·以內(nèi)輪轂曲面偏置面對葉片型面偏置面進(jìn)行裁剪；對于閉式葉盤還要以外輪轂偏置面對葉片型面進(jìn)行裁剪浅辙；
·對裁剪過的葉片型面偏置面重新進(jìn)行參數(shù)化造型嘹裂；
· 重新參數(shù)化的葉片型面偏置面表示為S0，沿葉片型面偏置面的截面線方向定義為u參數(shù)方向摔握，沿葉片型面偏置面的徑向方向定義為v參數(shù)方向，參數(shù)u丁寄、v在S0內(nèi)的取值范圍規(guī)范化為[0,1]氨淌；在S0上構(gòu)造沿v方向的等參數(shù)線組Ti=｛T1，T2伊磺，…盛正，Tn｝；
· 將每一條參數(shù)線Ti屑埋，分別離散為4條曲線：葉背流道線矢骚、葉盆流道線、前緣流道線和后緣流道線肤俱；
·根據(jù)公式（6）將曲線離散成測量點(diǎn)县防，求取測量點(diǎn)的坐標(biāo)和法矢。
（3）實(shí)例绸搞。
圖5是根據(jù)（2）規(guī)劃方法求取的開式葉盤測量路徑窍蟹，圖6是閉式葉盤測量路徑醋皂。

結(jié)束語

　　文中提出了整體葉盤測量中抽檢葉片數(shù)、測量截面數(shù)舟到、測量點(diǎn)數(shù)的確定方法和流道線測量路徑方法辖芍。所述方法提高了測量效率，保證了測量有效性章理，為整體葉盤上機(jī)測量做好了準(zhǔn)備工作所硅。

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