[发明专利]一种发动机涡轮叶片顶端气膜孔的定位方法

说明书

本发明提供一种发动机涡轮叶片顶端气膜孔的定位方法，其中，涡轮叶片的顶端上形成有内凹平面（即内型面），沿该内凹平面的周部边缘形成一圈厚度均匀的凸沿，该凸沿与所述内凹平面具有一高度差；凸沿具有顶面、内弧面和外弧面，所述外弧面为涡轮叶片外侧面的一部分，所述内弧面具有顶边和底边，所述顶边由内弧面与所述顶面相交形成，所述底边由内弧面与所述内凹平面相交形成，气膜孔加工于内凹平面上。该定位方法能够对气膜孔的孔位进行定位，使实际孔位与设计孔位相符合。

技术领域

本发明涉及涡轮发动机技术领域，特别地，涉及一种发动机涡轮叶片顶端气膜孔的定位方法。

背景技术

涡轮叶片是涡轮发动机中的重要组成部件，在发动机工作时，高速旋转的涡轮叶片吸入高温高压的气流以维持引擎的工作；为了保证涡轮叶片能够在高温高压的极端环境下长时间稳定工作，通常会采用多种冷却手段，其中，在涡轮叶片上加工气膜孔是一种先进、高效的冷却手段，在加工时确保气膜孔形状、位置的精度对于保障冷却效率和发动机性能至关重要。

在现有设计中，涡轮叶片的顶端上形成有内凹平面（内型面），沿该内凹平面的周部边缘形成一圈厚度均匀的凸沿，该凸沿与所述内凹平面具有一高度差；如附图所示，凸沿2具有顶面8、内弧面3和外弧面4，所述外弧面4为涡轮叶片1外侧面的一部分，所述内弧面3具有顶边31和底边32，所述顶边31由内弧面3与所述顶面8相交形成，所述底边32由内弧面3与所述内凹平面7相交形成。

涡轮叶片上气膜孔加工在顶端的内凹平面上，从设计角度来说，气膜孔的设计孔位以内凹平面为基准进行定位，即，以凸沿的内轮廓底边为基准进行定位，而在对涡轮叶片的顶端进行实际的气膜孔加工时，是以凸沿的外轮廓为基准对涡轮叶片进行装夹固定的，也就是会以外轮廓为基准，再根据理论上内轮廓、外轮廓之间的位置关系进行计算得到气膜孔的实际加工孔位。

而在工件铸造时，出于精度原因凸沿的厚薄并不能做到绝对的均匀，导致内轮廓、外轮廓与设计的理论值会存在一定误差，在这种情况下，打孔前如果不依照实际情况对气膜孔的孔位重新进行定位、校正，则会导致气膜孔的实际加工孔位与设计孔位发生偏差，一方面，这种偏差会导致在打孔加工的过程中可能会击伤到叶片，影响叶片的结构稳定性，存在安全隐患；另一方面，这种偏差在涡轮叶片的实际使用过程中会严重影响到涡轮叶片的冷却效率和使用寿命。

有鉴于此，在对发动机涡轮叶片的顶端进行气膜孔加工时，如何对气膜孔的孔位进行定位，使实际加工孔位与设计孔位相符合，从而避免击伤叶片导致产品的良品率下降，同时保障涡轮叶片的冷却效率和使用寿命，是本发明的研究主题。

发明内容

本发明提供一种发动机涡轮叶片顶端气膜孔的定位方法，该定位方法能够对气膜孔的孔位进行定位，使实际孔位与设计孔位相符合。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种发动机涡轮叶片顶盖气膜孔的定位方法，所述涡轮叶片顶端具有内凹平面以及凸沿，该凸沿环绕内凹平面设置，气膜孔加工于内凹平面上；所述定位方法包括：

步骤一：

在内凹平面上预设数量与气膜孔相同且相互平行的设计直线，所述设计直线的中点对应所述气膜孔的设计孔位中心；

以所述设计直线的设置方向为Y轴方向、所述涡轮叶片的高度方向为Z轴方向建立三维直角坐标系，该坐标系中的坐标为现实坐标；

定义设计直线所在YoZ平面与所述凸沿内弧面的底边相交于第一近端点和第一远端点，并与所述内弧面的顶边相交于第二近端点、第二远端点；

第一近端点与第二近端点连线的斜率为k1，第一远端点与第二远端点连线的斜率为k2，所述顶边所在高度的Z轴坐标为z1，所述底边所在高度的Z轴坐标为z2，所述设计直线所在X轴坐标为x1；

步骤二：使用数码相机沿Z轴方向拍摄所述涡轮叶片的顶端图像，将所述顶端图像中的像素坐标与所述坐标系中的X轴坐标、Y轴坐标进行对应；