某外涵靜子葉片鉆上緣板端面兩個徑向孔夾具設計

孫玉靜　劉建偉

摘 要：某外涵靜子葉片鉆上緣板端面兩個徑向孔夾具，采用分度式結(jié)構(gòu)設計，因葉片較長、葉片外緣板回轉(zhuǎn)半徑較大、為傳統(tǒng)分度結(jié)構(gòu)造成夾具體積大、制造周期長、成本高的問題，在設計分度上采用分度中心與葉片回轉(zhuǎn)中心不重合設計，將分度中心上移到葉身中心處，減少了夾具回轉(zhuǎn)半徑，在分度轉(zhuǎn)盤上設計葉片定位、壓緊和鉆模板機構(gòu)，鉆模板隨葉片轉(zhuǎn)動，并在設計葉片上緣板外圓定位塊時，使其既起定位作用，又當鉆模板，保證孔位置與葉片一致，在葉片徑向壓緊上采用鉸鏈設計，壓緊螺釘在分度中心附近，使夾具盡可能減小體積，便于工人裝夾零件和保證零件的加工質(zhì)量。

關鍵詞：定位塊鉸鏈；分度夾具；轉(zhuǎn)盤鉆模板

引言

作為航空航天發(fā)動機上的關鍵零部件，外涵靜子葉片具有很多的特點，例如不規(guī)則的葉片形狀；比較長的葉身葉片；多角度的空間形狀；大半徑的外緣板；較小的基準面；加工過程中的不穩(wěn)定的葉片定位；加工用的鉆頭容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象；不能很好的保障鉆孔精度。同時還存在的另一問題就是采用傳統(tǒng)分度結(jié)構(gòu)，分度半徑大，造成設計夾具大，工人操作費勁。在分度結(jié)構(gòu)的加工過程中，工序問題一直是施工工藝設計者的設計難點，采用多道工序施工還是一道工序施工，一直難以決定，解決這一問題的關鍵問題就在于加工的工裝用的夾具的相關設計。因此我設計了鉆上緣板端面兩個徑向孔夾具，就解決了上述技術難點。

1 外涵靜子葉片結(jié)構(gòu)簡介

外涵靜子葉片的形狀為不規(guī)則的復雜結(jié)構(gòu)，葉片本身的特點是較長而且較薄，外涵靜子葉片的上端安裝板具有一定的空間角度，而且還擁有兩個ф7毫米ф16.5毫米的階向孔，這兩個階向孔的具體位置是在ф1728毫米的圓周上，兩孔之間的夾角為3°。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 在進行上緣板的徑向孔的加工工藝技術要求（如圖2所示）

我們進行加工時，通常情況下以葉片進氣端的下安裝版面A面；葉片板向上位置的下安裝版面B面積葉片的最大弧面C面共同作為工藝基準面。工藝基準面的方面即為施工壓緊面，此面要使用搖臂鉆床進行加工，其中的兩個孔的加工工序為一步完成，相對的基準度在0.02毫米。

3 設計工裝要求。

3.1 設計精度的相關要求

在工裝設計時，定位基準及分度銷的位置精度，要達到設計工裝圖要求，轉(zhuǎn)軸的平行度和分度銷的相對位置公差為0.01。

3.2 設計的相關技術要求

（1）要求葉片轉(zhuǎn)盤靈活轉(zhuǎn)動，有緊湊的結(jié)構(gòu)和可靠的定位。（2）當分度銷與兩個孔配合時，要求配合的垂直公差為0.02。

3.3 關于工裝操作可以實現(xiàn)的技術上，經(jīng)濟上及質(zhì)量上的預期

（1）我們要使工裝過后的葉片的兩個孔的加工精度符合設計工藝要求。（2）在工裝作業(yè)中，我們要保證夾具的靈活轉(zhuǎn)動，安裝便捷，達到生產(chǎn)的要求。

4 關于工裝夾具的方案的最終確定

在葉片夾具的設計過程中，為了達到相關工藝的標準，我們不可以遵循著傳統(tǒng)的方式進行葉片夾具設計，不要選擇ф1728毫米直徑的分度盤，這種分度盤的夾具重量太沉，生產(chǎn)成本較高，夾具的精度得不到保障，工人操作夾具也不方便。根據(jù)以往的實踐經(jīng)驗，我們在設計的過程中，要將轉(zhuǎn)盤的中心人為的放在葉片的中心處，這樣就可以解決夾具過沉的問題，而且還能夠達到兩個孔一道工序施工完畢的目的。相比較上一個較沉的轉(zhuǎn)盤，在設計的難度和制造時間，生產(chǎn)成本及加工精度上都有改進。經(jīng)過縝密的研究討論，我們在施工中還是采用了轉(zhuǎn)盤的中心人為的放在葉片的中心的施工工藝。（見圖3、圖4）

4.1 設計分度盤結(jié)構(gòu)時的要求

在進行分度盤設計的時候，我們要求結(jié)構(gòu)于浩簡單，操作要方便，精度要高，工藝性能好。要具備上述的優(yōu)點，我們首先要對手動插銷進行設計，將轉(zhuǎn)盤的中心設置在葉片的下部，這種設計方案，即使夾具的結(jié)構(gòu)緊湊，又會讓專控操作時出現(xiàn)最小擺角。這樣會便于操作和生產(chǎn)。在設計夾具的分度時，我們建議采用臥軸式，這種結(jié)構(gòu)的集聚為T型結(jié)構(gòu)，會增加夾具的穩(wěn)定性能。在轉(zhuǎn)盤的設計上，我們采用長方形的結(jié)構(gòu)，這樣可以減小擺角大小。分度盤和分度座體之間使用插銷進行連接，相應的結(jié)構(gòu)見圖3。

4.2 簡介夾具模板的設計結(jié)構(gòu)（見圖4）

葉片的鉆孔質(zhì)量是否達標是由夾具模板的結(jié)構(gòu)所決定，這種結(jié)構(gòu)不僅要和刀具進行配合，還要達到工藝的相關要求，滿足兩個孔一道工序施工的目的。在模板轉(zhuǎn)動過程中，要保留一定的轉(zhuǎn)動位置，這樣做的目的是達到夾具結(jié)構(gòu)的緊湊。

4.3 鉸鏈壓緊的結(jié)構(gòu)設計

為了保障徑向定位孔的軸向穩(wěn)定性，我們在設計葉片的壓緊結(jié)構(gòu)的時候，要使壓緊結(jié)構(gòu)具有高強度，高剛性，同時要便于操作，在作業(yè)中，不要影響轉(zhuǎn)盤的分度位置。這一結(jié)構(gòu)有很多組成部分，例如：壓緊支座，壓緊壓板，銷軸，螺釘，彈簧等；這一結(jié)構(gòu)的設計原理為壓緊壓板在螺釘?shù)挠绊懴?，圍著銷軸進行旋轉(zhuǎn)，從而將旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)移到壓緊壓板的前端，達到葉片軸向壓緊的目的。

5 葉片設計的相關實驗

我們將外涵靜子葉片的相關零部件在夾具上固定，將夾具連通外涵靜子葉片放入搖臂鉆床上，在鉆床上進行鉆孔加工和鏜孔加工。

6 關于實驗結(jié)果的分析和研討

新設計過后的也破案在夾具的工裝后，在工藝性能上滿足了我們的生產(chǎn)要求，但是在大量生產(chǎn)葉片時，我們還要改進模板的排削工藝。

參考文獻

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