圓弧形榫頭葉片車加工夾具的設(shè)計(jì)

1、<p>　　圓弧形榫頭葉片車加工夾具的設(shè)計(jì)</p><p>　　[摘 要]針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)圓弧形榫頭工作葉片的榫頭車削加工，研究了一種利用低熔點(diǎn)合金將整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的同級(jí)葉片按裝配關(guān)系澆注在一起的夾具設(shè)計(jì)方案。該夾具的創(chuàng)新點(diǎn)是模擬葉片在發(fā)動(dòng)機(jī)中的裝配關(guān)系，利用低熔點(diǎn)合金將葉片和夾具體澆注為一個(gè)整體環(huán)，再進(jìn)行車削加工，這樣，既滿足了設(shè)計(jì)與工藝要求，保證了葉片加工的一致性及精度要求，又大大提高了生產(chǎn)效率。 <

2、;/p><p>　　[關(guān)鍵詞]葉片 圓弧形 低熔點(diǎn)合金 夾具 </p><p>　　中圖分類號(hào)：P5254 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）40-0025-01 </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件之一，它的曲面形狀和制造精度直接決定了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)

3、的推進(jìn)效率的大小。而葉片榫頭是葉片的主要裝配部位，葉片在發(fā)動(dòng)機(jī)上的位置是否正確不僅取決于葉身的加工制造精度，而且還取決于榫頭安裝定位的準(zhǔn)確性。同時(shí)工作葉片在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的工作狀態(tài)下還要承受拉力，彎曲力，離心力以及震動(dòng)載荷形成的交變應(yīng)力，因此，榫頭部位型面復(fù)雜，尺寸精度和位置精度要求高，表面完整性要求好，榫頭的加工工藝始終是葉片加工工藝的重中之重。 </p><p>　　1 被加工零件的簡(jiǎn)介及分析 </p>

4、<p>　　航空發(fā)動(dòng)機(jī)某級(jí)工作葉片的葉身扭角大，葉片榫頭的各型面均為圓弧形，其尺寸精度要求較高，最小公差只有0.04mm，形位公差要求較嚴(yán)，有對(duì)稱度和位置度的要求，以上這些因素決定了葉片榫頭的最好加工方法就是車削加工。 </p><p>　　2 葉片車削加工夾具的設(shè)計(jì)分析 </p><p>　　由于葉片葉身型面復(fù)雜，傳統(tǒng)的加工方法是先對(duì)單個(gè)葉片澆注低熔點(diǎn)合金方箱，再利用方箱在

5、夾具上定位后車削加工榫頭型面，每次只能加工4至8件葉片。夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工效率低。某級(jí)工作葉片單臺(tái)共有101片。如果按傳統(tǒng)的工藝路線進(jìn)行加工，單臺(tái)葉片僅榫頭的加工就需要至少半個(gè)月的時(shí)間。 </p><p>　　經(jīng)過反復(fù)研究與研討，提出設(shè)計(jì)一種模擬葉片在發(fā)動(dòng)機(jī)中的裝配關(guān)系，將一臺(tái)份發(fā)動(dòng)機(jī)的某級(jí)工作葉片通過夾具定位夾緊，在夾具中裝配成一個(gè)圓環(huán)，然后采用澆注低熔點(diǎn)合金的辦法，將夾具與葉片一起澆注為一個(gè)整體環(huán)，再利用數(shù)控

6、車床編程進(jìn)行車削加工。這樣既能滿足葉片加工圓弧型面的精度要求，而且一次加工一臺(tái)份的某級(jí)葉片，保證了葉片加工的一致性，大大提高了生產(chǎn)效率。 </p><p>　　夾具設(shè)計(jì)既要考慮澆注同時(shí)又要考慮加工，由于葉片的加工精度要求較高，雖然利用數(shù)控車削，但多數(shù)型面尺寸都要由測(cè)量保證，因此夾具設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮到定位基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)的合理協(xié)調(diào)和選定。夾具設(shè)計(jì)應(yīng)滿足澆注前保證葉片裝配合格，定位準(zhǔn)確，澆注后保證車加工對(duì)整體夾具的要求，

7、夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足裝卸，測(cè)量要求，最后達(dá)到加工出合格產(chǎn)品，提高生產(chǎn)效率的目的。 </p><p>　　2.1 夾具定位，壓緊基準(zhǔn)的選擇 </p><p>　　如圖1，榫頭的B，D兩面是平面，其中B面到中心線尺寸已通過拉削加工到位，因此夾具設(shè)計(jì)時(shí)選B面為基準(zhǔn)面，選D面為壓緊面，由于單個(gè)葉片定位面小，為使其不傾斜，在G處增加輔助支撐，葉片的徑向定位基準(zhǔn)為A面，它也是徑向尺寸的測(cè)量基準(zhǔn)，再利用葉尖E

8、徑向頂緊。C面是兩個(gè)斜面，把它作為葉片擠緊時(shí)的靠緊面。這樣葉片在夾具中各方向的自由度就都被限制住了。 </p><p>　　2.2 夾具整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析 </p><p>　　考慮到此夾具基體很大，加工葉片的數(shù)量很多，精度要求極高，加工時(shí)需進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，為保證夾具的設(shè)計(jì)使用質(zhì)量及運(yùn)輸?shù)纫幌盗行枰覀儾捎昧藵沧⒄w環(huán)的夾具結(jié)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)形式見圖2。 </p><p&g

9、t;　　夾具以底座NO1為基體，將夾具的定位圓環(huán)NO2，內(nèi)定位環(huán)NO3，壓蓋NO4等件有機(jī)地組裝在一起，使用時(shí)將NO2定位圓環(huán)，NO3內(nèi)定位環(huán)先組裝到夾具體上，然后按工藝要求將葉片依次擺放到夾具中，最后將工藝葉片按需修磨好后對(duì)準(zhǔn)夾具刻線將葉片擠緊，擰緊NO6螺釘將葉片頂平，經(jīng)檢驗(yàn)合格后將NO4壓蓋裝入夾具內(nèi)，用螺釘固緊，便可按其澆注窗口進(jìn)行澆注使用。在加工過程中，必須先將NO3和NO4件卸下，利用數(shù)控立車編程將葉片內(nèi)圓和一側(cè)面加工合格后

10、，再將壓蓋NO4裝入基體內(nèi)，起定位作用，然后將夾具翻轉(zhuǎn)并卸下NO2件，加工另一側(cè)面，這樣葉片全部加工結(jié)束。 </p><p>　　為了保證榫頭的尺寸精度和形位公差精度加工要求，夾具在加工和裝配過程中必須保證總裝圖的各項(xiàng)尺寸要求和形位公差要求。夾具的A面和B面既是加工基準(zhǔn)又是測(cè)量基準(zhǔn)，因此必須保證A面的平面度要求以及B面對(duì)A面的平行度不大于0.005 mm，No1底座的外圓是夾具加工前的找正基準(zhǔn)，要保證它對(duì)A面的垂

11、直度不大于0.01mm，內(nèi)定位環(huán)對(duì)A面的垂直度不大于0.01mm，對(duì)外圓的同軸度不大于0.01mm。 </p><p>　　由于NO2和NO4在加工過程中要進(jìn)行反復(fù)地拆卸，因此它們與NO1的螺紋連接處加裝螺紋襯套NO5、NO9，以保護(hù)基體NO1。 </p><p>　　為了方便葉片裝配，除保證葉片的G面有足夠大的空間外，在底座的G面靠近4個(gè)工藝件的位置開有四處U形槽，這樣葉片可由這些槽中裝

12、入。 </p><p>　　為了簡(jiǎn)化夾具結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)化操作，葉片的輔助定位G直接利用底座靠近葉尖處的臺(tái)階面，但其與NO2定位面間的高度差應(yīng)略大于葉片榫頭B面與葉尖的高度差，以保證NO2的定位準(zhǔn)確。 </p><p><b>　　3 結(jié)論 </b></p><p>　　工作葉片澆注整體環(huán)車床夾具填補(bǔ)了整臺(tái)份葉片澆注整體環(huán)及車加工夾具設(shè)計(jì)一體化的空白。

13、夾具投入使用后，加工效果很好，滿足了葉片的精度加工要求，提高了生產(chǎn)效率近百倍，其應(yīng)用前景極好，其它機(jī)種葉片榫頭加工也可借鑒，其潛在效益是不可預(yù)估的。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 徐鴻本主編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2004.3. </p><p>　　[2] 肖繼德，陳寧平主編.機(jī)