葉片隨形注膠夾具設(shè)計(jì)研究

黃超，李相陽，郭召，段小勇，楊虎林

（陜西秦川機(jī)械發(fā)展股份有限公司，陜西寶雞721009）

0 引 言

航空發(fā)動機(jī)是飛機(jī)的心臟，葉片是航空發(fā)動機(jī)的心臟。一臺發(fā)動機(jī)中有1 000～2 000 片多種類型葉片，其制造水平?jīng)Q定了航空發(fā)動機(jī)的性能。而葉片型面復(fù)雜，屬于薄壁零件，自身剛性差；葉片材料多為鈦合金、高溫合金，屬于難加工材料；葉片在加工中易產(chǎn)生型面扭轉(zhuǎn)、翹曲及尺寸超差等現(xiàn)象。為了保證加工精度，要求對機(jī)床工藝系統(tǒng)誤差嚴(yán)格控制。葉片規(guī)格多，裝夾方式多樣，葉片和夾具之間的接觸彈性變形及殘余應(yīng)力導(dǎo)致的工件扭曲變形對工藝系統(tǒng)精度影響較大，是造成葉片加工誤差的重要因素，甚至比機(jī)床自身誤差、編程誤差對加工精度的影響還要大。因此，在葉片加工中高剛性、穩(wěn)定可靠、裝夾方便的夾具技術(shù)至關(guān)重要。

1 傳統(tǒng)夾具存在的問題

目前，多數(shù)葉片葉身型面通過精鍛已經(jīng)能達(dá)到精度要求，葉片只需機(jī)械加工榫頭和葉身進(jìn)排氣邊緣。傳統(tǒng)夾具大多采用對榫頭部分裝夾來進(jìn)行加工，葉片榫頭相對于葉身部分小得多，這樣“以小定大”的裝夾方式，放大了加工誤差，增加了加工難度，精度不易保證。同時(shí)，由于葉片材料難加工，切削力大，葉身易產(chǎn)生變形，使加工精度難以保證。

2 隨形注膠夾具的結(jié)構(gòu)和工藝

針對精鍛葉片傳統(tǒng)夾具存在的問題，設(shè)計(jì)制造了一種新型隨形注膠夾具。結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

主夾板5 和副夾板6 后端合圍形成用于裝夾葉片2的注膠空腔，尺寸小于葉片葉身寬度，以便將進(jìn)排氣邊緣暴露在外用于加工。前V 形塊1、后V 形塊8 固定葉片初始位置，通過姿態(tài)調(diào)整螺釘4 調(diào)整固定葉片角度，通過葉片軸向定位塊3 定位葉片軸向位置。

葉片調(diào)整固定后，用密封材料對注膠空腔進(jìn)行封閉（可采用銅皮封閉，銅皮與夾具間縫隙用橡皮泥密封），只留一處注膠口，然后從注膠口向注膠空腔內(nèi)注膠（工業(yè)用導(dǎo)軌膠），使膠填充于主、副夾板和葉片之間。葉片和密封材料在注膠前涂脫模劑，待膠凝固后拆除密封材料形成裝夾有葉片的夾具。注膠完成后，拆除前V 形塊1 可將葉片榫頭暴露在外進(jìn)行榫頭加工。將注膠完成后的夾具整體置于托架11 上，通過夾具托架11 底面A、側(cè)面B 以及定位銷12 完成夾具定位，緊固塊14 完成夾緊，最后通過法蘭盤13 連接至機(jī)床工件主軸上進(jìn)行葉片進(jìn)排氣邊和榫頭加工。

3 隨形注膠夾具的特點(diǎn)

1）適應(yīng)于任意復(fù)雜型面。由于注膠型面根據(jù)葉片自身形狀通過注膠工序所得，不受葉片型面限制，適應(yīng)于任意復(fù)雜型面。

2）夾持力強(qiáng)，定位精度高。由于夾具采用的是膠體型面定位，型面與葉身一致性高，在夾緊葉片時(shí)，葉片不會產(chǎn)生安裝變形，能保證很強(qiáng)的夾持力和很高的精度。

3）可重復(fù)使用，適用于葉片的批量生產(chǎn)。針對同一批葉片，直接裝夾，由于型面一致，直接定位，不需要調(diào)整，方便快捷。

4）夾持不會對葉片造成損傷。注膠型面是根據(jù)葉片型面澆注凝固形成，具有很好的精度和表面質(zhì)量，適應(yīng)于葉片型面，不會造成裝夾損傷。

5）制造周期短，制造成本低。用注膠生成型面相比機(jī)械加工所需型面，制造周期大大縮短，制造成本大大降低。

6）可進(jìn)行多工位使用。隨行注膠夾具只通過葉身部分型面定位，葉片其余部分如榫頭、進(jìn)排氣邊緣都暴露在外，均可加工。

4 結(jié) 語

隨形注膠夾具通過注膠生成型面，夾持葉身完成葉片的固定。膠體采用工業(yè)用導(dǎo)軌膠，在膠凝固穩(wěn)定后，能達(dá)到很高的強(qiáng)度和很高的精度，得到與葉片葉身形狀一致的鋼基硬膠面夾具，通過葉身的部分輪廓進(jìn)行裝夾和定位，完成對其余部分如榫頭、進(jìn)排氣邊緣的加工。避免了傳統(tǒng)夾具"以小定大"現(xiàn)象，解決了加工中葉身極易變形的問題，為葉片夾具設(shè)計(jì)提供了一種新思路。