Fixture Design and CMM Program Development for Measuring of High Pressure Compressor Rotor Blades

Abstract

Currently, TAP has the will to improve manual inspection methods performed to High Pressure Compressor (HPC) rotor blades, resorting to Coordinate Measuring Machine (CMM) autonomous inspection with the blades fixed in place. This dissertation allowed to improve an existing fixture design and to apply it from the 6푡 ℎ to 9푡 ℎ blade stage. For the first step, through the software Solidworks a parametric CAD model from each blade was created, based on scanned models made with the Creaform’s scanner. The objective was to reduce the file size by 20 to 40 times, since the CMM’s computing capability is limited. To improve the existing design, it was considered the operator handling, fixture’s and blade’s assembly method, TAP’s manufacture capability and CMM’s recognition of the fixture’s location. These modifications led to many improvements, proved later by the prototyping phase and experiences, with an associated low cost. For last, inspection tests were done until reaching the current program guide, proving that the fixture fulfills its requirements. However, deeper research is needed to achieve 100% rate of success for the HPC blades to generate the report for the blade’s airfoil. It was possible to conclude that the CMM can reduce by half the inspection time to approximately 10ℎ30푚푖 푛 and freeing an operator while the program is executed.

Atualmente, a TAP tem a vontade de melhorar os métodos de inspeção manual realizados às pás do rotor do Compressor de Alta Pressão, recorrendo à inspeção autónoma da Máquina de Medição de Coordenadas com as pás devidamente fixas. Esta dissertação permitiu aprimo- rar o conceito de ferramenta existente e aplicá-lo desde o 6◦ ao 9◦ andar de pás. Inicialmente, foi criado um modelo paramétrico CAD utilizando o software Solidworks, com base em scans feitos com o scanner da Creaform. O objetivo deste passo consiste em reduzir o tamanho do ficheiro entre 20 a 40 vezes, dado que o poder de processamento da máquina ser limitado. Para melhorar o conceito da ferramenta, foram considerados os métodos de montagem da ferramenta e da pá, manuseamento do operador, capacidade de manufactura da TAP e reconhecimento espacial da ferramenta pela máquina. Estas alterações levaram a melhorias, comprovadas pela fase de prototipagem e experiências, com um baixo custo associado. Por último, foram realizados testes de inspeção até obter o guia de programa atual, com- provando também que a ferramenta cumpre os seus requisitos. Contudo, é necessária uma maior pesquisa para se atingir uma taxa de sucesso de 100% para as pás do rotor, gerando de seguida um relatório de cada pá. Foi possível concluir que a Máquina de Medição de Coor- denadas pode reduzir em metade o tempo de inspeção para aproximadamente 10ℎ30푚푖 푛 e deixando livre o operário enquanto o programa é executado.