葉片加工可調試夾具的設計與實現

陳文兵

（四川工程職業技術學院 ，德陽 618000）

0 引言

葉片是汽輪機的主要部件之一。加工裝夾對葉片精度的非常重要：是保證加工型線符合圖紙要求。如果夾具定位不準確[1]，加工出的葉片裝入機器后會引起轉子不平衡，受力不均，導致機組振動和軸承損壞。直接影響到汽輪機產品的質量。

葉片模型參見圖1。

圖1 葉片

每種葉片都有普通片、加厚片和末葉片三種規格。夾持端圖形如圖2所示。

目前很多工廠加工的夾具，如圖3所示。

從圖3可看出，夾具由兩部分組成：左邊為夾具體，右上部為夾持盒。夾持盒以底部凸臺定位到夾具體的開放槽中，用螺釘固緊。工件以底部斜面2、前側定位面3、左側定位桿3定位。

夾緊由兩部分組成：

圖2 葉片左端尺寸

1）前后側夾緊

將工件放入夾持盒中，底面、前側面、左側面與定位面貼合，然后擰緊螺釘2。

圖3 傳統夾具定位示意圖

圖4 傳統夾具夾緊示意圖

2）上下側夾緊

將雙頭螺桿5固定端擰緊到開放槽的螺孔中，放入墊塊6、壓板4、螺母3，旋緊螺母3。

裝上工件后的圖形如圖4所示。

從圖4可以看出，由于夾持座右端做成L形，導致夾持盒的剛性較差。另外由于夾持盒與夾持座是分開的，存在裝配誤差。夾持盒底部斜平面高度達到定位要求難，通常用加墊片的方法，調整不方便，花費時間長、定位精度低。定位面磨損后不能重用。壓板與工件上表面小面積接觸，會損傷工件表面。

另外對同規格的加厚片、末葉片（圖4），由于定位斜面距安裝底面的距離不同需制作另外的夾持盒。 對于不同規格的每種葉片都需制作三塊夾持盒，成本高。

因此，需要設計一種剛性好，重復定位精度高，適應范圍較廣的可調式夾具。

1 車銑復合機床加工可調試夾具的結構

本夾具由定位部件和夾緊部件組成（用UG軟件繪制[2,3]）。

1.1 定位部件分為三部分（如圖5所示）

1）底部定位塊16為斜面，與葉片左端夾持端底部5斜面接觸，限制了三個自由度。用車銑復合加工中心加工，準確保證斜度復合圖紙要求。

2）為保證斜面與工件回轉中心的尺寸，需調整左側定位鎖緊螺釘6的位置，調整好后用螺母鎖緊。

3）為保證夾持端前后兩側對稱，調整前側邊定位塊4，先松開緊定螺釘2，調整螺釘3，然后擰緊螺釘2。

定位調整需要將夾具安裝到機床卡盤，夾緊后用百分表檢查。

圖5 可調式夾具

1.2 夾緊部件為兩部分（如圖5所示）

松開情況下，后側夾緊塊回彈螺釘10和上部壓板回彈螺釘13由于外圍彈簧會拉動后側夾緊塊8和上部夾緊塊15離開工件。

1）裝入工件后，右選后側夾緊螺釘9，螺釘9向前 移動，使后側夾緊螺釘8移動，前側面與工件后側面接觸，擰緊螺釘9即將工件前后方向夾緊。

2）右旋上部夾緊螺釘14，螺釘14向下移動，接觸上部夾緊塊15向下移動，使夾緊15底部斜面與工件上部斜面接觸，擰緊螺釘14使得工件上下方向夾緊。

為了保證加工過程中的鐵屑不進入夾具體，在上蓋11右側面安裝防護板17，用固定螺釘18將防護板擰緊。

1.3 定位調整量計算方法如下

1）左側定位調整螺釘的螺紋為普通螺紋，其直徑為M12，螺距1.75mm，將相應的參數填入下列的應用程序中,即可算出螺釘的旋轉角度，如值為正，則順時針旋鉆，如值為負，則逆時針旋轉相應角度。如圖6所示（用VB編程軟件制作[4]）。

2）前側定位調整螺釘為普通螺釘，其直徑為M6，螺距為1mm，將相應的參數填入下列的應用程序中,即可算出螺釘的旋轉角度，如值為正，則順時針旋鉆，如值為負，則逆時針旋轉相應角度。如圖7所示。

圖6 左側定位調整程序

圖7 前后側定位調整程序

2 葉片可調試夾具的特點

1）對于同一規格葉片只需按底部定位尺寸的不同，制作不同的底部定位塊。

2）對于不同規格葉片只需按底部和寬帶定位尺寸的不同，分別制作不同的底部定位塊16和前側面定位塊4即可。

3）夾緊后夾具體與工件融為一體，讓葉片在加工過程中能承受較大的切削力。由于夾具體中沒有鐵屑，不需要在安裝過程中清理，大大提高了裝夾精度，縮短了裝夾時間。使用一段時間后，前側面定位塊4和底部定位塊16的定位面將會磨損，調整相對應的調整螺釘即可。

3 結論

本夾具精度高、剛性好，調整方便裝夾省時，重復定位精度高。克服了目前每種規格和定位尺寸不同的葉片都要制作一套夾具，且剛性差、成本高、重復定位精度低，不易調整的難題。對不同規格或同一規格不同定位尺寸的葉片不需單獨制作，降低了加工成本。本夾具已成功應用于德陽重裝基地的幾家企業和加工單位，并且適于廣泛推廣應用。

[1] 蘭建設.機械制造工藝與夾具[M].北京: 機械工業出版社, 2006.

[2] 袁鋒.UG機械設計工程范例教程(高級篇)[M].北京: 機械工業出版社, 2006.

[3] 謝國明.UG CAM實用教程[M].北京: 清華大學出版社,2003.

[4] 李天啟.Visual Basic6.0 學習捷徑(中文版)[M].北京: 清華大學出版社, 1999.