某機(jī)外涵靜子葉片鉆上緣板端面徑向孔夾具設(shè)計(jì)研究

劉建偉 周華鋒

（沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)公司，遼寧 沈陽 110000）

1 引言

某機(jī)外涵靜子葉片是發(fā)動(dòng)機(jī)零件中非常重要的一類零件。葉片形狀復(fù)雜不規(guī)則，空間角度多，葉片葉身較長，半徑較大，基準(zhǔn)面小，在加工葉片中定位不穩(wěn)，尤其在鉆上緣板端面兩個(gè)徑向孔工序，孔精度不好保證，是分工序鉆孔還是一道工序鉆孔，一直困擾工藝人員，要想解決上述問題必須先解決工裝夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)問題，我們研究的夾具結(jié)構(gòu)很好的解決了存在的技術(shù)難點(diǎn)。

2 工裝設(shè)計(jì)要求

2.1 精度要求：使定位基準(zhǔn)精度和分度銷位置精度符合工藝要求，轉(zhuǎn)軸平行底面、分度銷位置度尺寸公差為0.01。

2.2 技術(shù)條件：a、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)自如，結(jié)構(gòu)緊湊，定位可靠。b、兩個(gè)分度銷插入分度孔時(shí)，夾具上的兩個(gè)鉆套孔分別垂直底面，公差為0.02。

3 零件類型

零件形狀復(fù)雜不規(guī)則，葉身長而薄，上安裝板是帶有空間角度，上安裝板有兩個(gè)上Ф7mm下Ф16.5mm臺階徑向孔,孔所在位置是直徑為ф1728mm的圓上,兩孔夾角為3°,葉片結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 零件結(jié)構(gòu)

3.1 鉆上緣板端面兩個(gè)徑向孔工藝規(guī)程的技術(shù)要求，如下圖2。工藝基準(zhǔn)為葉片進(jìn)氣邊上下安裝板A，葉片盆向上下安裝板B和葉片的最大外圓弧C，三個(gè)基準(zhǔn)面的反方向?yàn)閴壕o面，加工設(shè)備為搖臂鉆床，加工兩個(gè)徑向孔為一道工序完成，鉆孔相對基準(zhǔn)位置度為0.02mm。

圖2

3.2 工裝預(yù)期達(dá)到的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量指標(biāo)。根據(jù)工裝圖精度和工藝技術(shù)條件分析，預(yù)期達(dá)到：(1)加工出的葉片兩個(gè)徑向孔精度符合工藝要求。(2)工裝夾具分度盤轉(zhuǎn)動(dòng)自如，工人裝夾葉片要方便快捷，滿足生產(chǎn)要求，工裝成本要低。

4 研究夾具總體結(jié)構(gòu)方案

為滿足工藝要求，夾具設(shè)計(jì)必須打破傳統(tǒng)觀念，選擇標(biāo)準(zhǔn)分度盤或設(shè)計(jì)直徑為Ф1728mm的分度盤，如果如此顯得夾具太大太重、制造成本太高、精度不好保證、操做不便，按照設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這樣的夾具轉(zhuǎn)盤中心必須上移至葉片中心左右，才能解決夾具太大太重問題，并能實(shí)現(xiàn)一次裝夾葉片后在一個(gè)工序中加工兩個(gè)徑向孔，要不就是采用無心分度轉(zhuǎn)盤，也能滿足工藝要求。兩種分度轉(zhuǎn)盤的區(qū)別就是工裝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度截然不同，影響夾具制造周期，工裝成本，夾具制造精度等。通過調(diào)研，綜合考慮后選擇設(shè)計(jì)夾具轉(zhuǎn)盤中心上移至葉片中心的方案。夾具設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)如下圖3結(jié)構(gòu)總圖。

圖3 結(jié)構(gòu)總圖

4.1 分度機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)夾具分度盤結(jié)構(gòu)時(shí)，立足結(jié)構(gòu)簡單，工人操作方便，分度精度高，制造工藝性好的特點(diǎn)進(jìn)行構(gòu)思設(shè)計(jì)，選用手動(dòng)插銷式分度，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)中心設(shè)在葉片下安裝板處，這樣既縮小了夾具結(jié)構(gòu)，又使鉆孔時(shí)轉(zhuǎn)盤擺角最小，便于工人操作和夾具制造，夾具分度結(jié)構(gòu)采用臥軸式，夾具軀座是倒寫字母T結(jié)構(gòu)，讓加工時(shí)夾具的重心在軀座底板內(nèi)，提高夾具加工時(shí)穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)盤設(shè)計(jì)成長方形，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)心在長方形中部，減小葉片鉆孔時(shí)擺角大小，兩端放置定位件和壓緊件等，軀座和轉(zhuǎn)盤用心軸連接，心軸與轉(zhuǎn)盤緊配合，并用螺釘把緊，心軸與軀座是間隙配合，并用墊圈和螺母壓緊保證軀座和轉(zhuǎn)盤端面間隙，轉(zhuǎn)動(dòng)自如。分度轉(zhuǎn)盤與分度軀座位置靠插銷定位，壓緊有兩個(gè)螺釘在腰槽內(nèi)壓緊。具體結(jié)構(gòu)如上圖3結(jié)構(gòu)總圖。

圖4 鉆模板結(jié)構(gòu)

4.2 鉆模板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（見圖4）。夾具鉆模板結(jié)構(gòu)的合理與否，直接關(guān)系葉片鉆孔的質(zhì)量，它不僅與刀具配合，還必須符合工藝上鉆孔的位置要求，為滿足同一工序鉆兩個(gè)不同位置上的徑向孔，鉆模板上也有同樣兩個(gè)徑向孔，位置符合葉片工藝要求兩個(gè)徑向孔尺寸，鉆模板隨著夾具轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)而和葉片保持同步轉(zhuǎn)動(dòng)，為使夾具結(jié)構(gòu)緊湊，鉆模板在夾具中還起著葉片軸向定位作用。

4.3 夾具鉸鏈壓緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

葉片軸向壓緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，是保證加工鉆徑向孔時(shí)保證葉片軸向定位穩(wěn)定，壓緊機(jī)構(gòu)壓緊力、強(qiáng)度、剛性要好外，還要工人便于操作，結(jié)構(gòu)緊湊，不影響轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)分度。設(shè)計(jì)壓緊結(jié)構(gòu)如圖五示，由螺釘壓緊支座、壓板、鉸鏈銷軸、壓緊螺釘、彈簧等元件組成。原理是壓板在壓緊螺釘?shù)淖饔孟?，繞著鉸鏈銷軸旋轉(zhuǎn)，把力傳遞到壓板前部，實(shí)現(xiàn)葉片軸向壓緊。

圖5 壓緊結(jié)構(gòu)

5 試驗(yàn)

5.1 試驗(yàn)方案

把外涵靜子葉片零件放在夾具上,定位壓緊,放在搖臂鉆床上進(jìn)行鉆孔和反向鏜孔加工。

5.2 試驗(yàn)結(jié)果

通過使用設(shè)計(jì)的鉆孔夾具加工葉片兩個(gè)徑向孔，加工出的葉片質(zhì)量符合工藝規(guī)定的零件精度要求，實(shí)現(xiàn)了葉片一次裝夾在同一工序加工兩個(gè)不同位置的孔的設(shè)計(jì)目的，工人裝夾葉片時(shí)間僅為2分鐘，提高了葉片生產(chǎn)效率，葉片加工質(zhì)量合格率達(dá)到100%，夾具分度轉(zhuǎn)盤分度準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)動(dòng)自如，夾具定位壓緊穩(wěn)定，但夾具存在鉆孔時(shí)，排削不太好，工人鉆一鉆抬一下刀的現(xiàn)象。

6 結(jié)果討論與分析

葉片通過新設(shè)計(jì)的工裝夾具加工后，滿足工藝要求，夾具設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，制造成本降低，外涵靜子葉片鉆孔夾具，是在葉片鉆大半徑位置上徑向孔的夾具中的一種嘗試，為今后設(shè)計(jì)各種類似葉片加工工裝夾具設(shè)計(jì)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

7 結(jié)論

在葉片批量生產(chǎn)中，設(shè)計(jì)的一道工序上鉆大半徑位置上徑向多孔的典型夾具,完全滿足了葉片加工任務(wù)和葉片質(zhì)量要求，很好的解決生產(chǎn)中存在的問題。

[1]劉艷.葉片制造技術(shù).透平機(jī)械現(xiàn)代化制造技術(shù)叢書，北京:科學(xué)出版社，2002，10.

[2]航空工藝裝備設(shè)計(jì)手冊.夾具設(shè)計(jì)手冊[C].北京：國防工業(yè)品出版社.

[3]陳澤民，忻良昌.公差配合與技術(shù)測量[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社.