空心葉片焊接工裝三維模型檢測方案優(yōu)化設計

邱紅，楊莉，楊林建，張金華

1四川工程職業(yè)技術學院；2東方汽輪機集團公司

1 引言

空心葉片焊接工裝實物體積大，以三維模型為理論依據(jù)，檢測方法局限性較大、檢測質量不易保證、檢測效果較差、檢測時間長以及檢測效率低。為實現(xiàn)產(chǎn)品質量控制，必須設計有效的檢測方案。根據(jù)具體檢測要求和實際情況，優(yōu)化設計更合理的檢測方案。

2 原有方案

空心葉片是汽輪機的主要零部件之一，其焊接工裝質量直接影響空心葉片質量，影響設備質量和使用壽命，為此必須嚴格控制工裝的質量。由于焊接該工裝體積大且型面較扭曲，工裝曲面精度要求較高，導致檢測難度較大，采用以前的方案檢測該線型需保證線輪廓度，并必須先在Pro/E內(nèi)使用設計模型提取研究截面點(見圖1)，且生成的X，Y，Z坐標值無矢量，在程序進行方向計算時默認為二維曲線，進行測針補償時誤差很大。

圖1 Pro/E內(nèi)使用設計模型取截面點檢測法

3 解決方案設計

3.1 建立三維模型

根據(jù)空心葉片焊接工裝的檢測要求，優(yōu)化制定出三維模型檢測方案，編制檢測程序，滿足空心葉片焊接工裝檢測要求。制定檢測對策見表1。

表1 檢測對策和措施

由于儀器功能限制，轉換模型不認可原始.prt格式的三維模型(見圖2)，故將模型轉換為.stp格式(見圖3)，然后檢查模型在轉換后有無失真，以保證模型的正確性。

圖2 .prt格式的三維模型

圖3 轉換后的.stp格式三維模型

3.2 實施檢驗

在.prt格式的三維模型上任取三點，記錄各點的坐標值，在轉換后的.stp格式的三維模型上輸入記錄下的坐標點，確定以Y軸，Z軸作基準軸與曲面相交，求出相交點X值，并與記錄的X值對比，結果完全一致，證明該轉換模型正確。

編制測量程序，導入三維模型(見圖4)；寫入CadLoadModel命令，將模型的名稱定義為D，在三維模型上截取截面線(見圖5)；生成測量點，查看點矢量是否正常，檢查方向有無逆向矢量；生成點后，從數(shù)據(jù)列表點及三維矢量圖形可得矢量正常；單步運行程序進行測試(見圖6)，雙擊程序條，程序會自動運行黃色程序條；測針自動按照生成的理論點實施檢測(見圖7)。

圖4 導入三維模型

圖5 截取截面線

圖6 雙擊程序條

4 實際效果

編制程序提取出理論點，并與實測值對比，寫入ACNOPT命令，命名為CAN(1)，得到理論與實測對比圖(見圖8)。實測值在公差帶內(nèi)，則檢測結論為合格。

圖8 理論與實測對比

驗證檢測結果是否正確，在測針補償后的一個截面內(nèi)取三個實測點并作記錄。運用模型，按照記錄的三個點編制點測量程序，手動在模型上選取記錄點位置，此時只需固定YZ值，測量X值即可。測量完成后與記錄對應的X值進行對比，最大僅差0.002mm，這是由于儀器的示值誤差及重復誤差引起的測量誤差，完全滿足該焊接工裝測量精度要求。

針對選取截面，反復多次測量，多次測量結果基本無差異，表示程序的穩(wěn)定性好。以上驗證結果表明，該三維模型檢測方案可行，能滿足空心葉片焊接工裝的檢驗要求。刪除點驗證程序段，固化檢驗程序，并將檢驗程序備份，作為以后類似產(chǎn)品的調(diào)試程序，以規(guī)范檢測人員使用行為。

5 結語

以空心葉片焊接工裝為研究對象進行檢測方案優(yōu)化設計，原檢測方法局限性較多，檢測質量不易控制、效果較差，檢測時間長，檢測效率低。優(yōu)化制定出三維模型檢測方案，模型轉換為.stp格式，檢查模型在轉換后有無失真，保證模型的正確性，生成測量點，查看點矢量是否正常，檢查有無逆向矢量，編制程序提取出理論點與實測值，對比發(fā)現(xiàn)，實測值在公差帶允許范圍內(nèi)，檢驗數(shù)據(jù)準確實用。檢測效率顯著提高，檢測成本大幅降低，該檢測方案對同類產(chǎn)品的檢測具有一定的參考價值。