大尺寸測量裝置減重問題研究

宋慧軍 李 贊 錢寶娟 車宏亮 劉 昕

（中航工業沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司工裝制造廠，遼寧 沈陽 110043）

測具是測量工件結構尺寸和相應技術條件的工具，在零件的生產中起著重要的作用，直接影響工件的加工質量和產品的生產的效率，特別是航空發動機零件的生產，需要大量的專用測具，以保證加工出合格的零件。目前我們設計的測具結構沒有考慮結構的適應性和進行相應的強度測算，導致測具結構笨重。由于測具結構笨重，測量時測具不能靈活的到達所要測量的位置，測量不穩定，因此研究減輕測具重量，達到測量要求。

1 分析長度尺寸測具結構特點

機匣件，盤類零件的直徑測具和深度測具，其結構尺寸大，要求有較好的剛性，主要是研究解決長度尺寸測具類的笨重問題。長度尺寸測具共同特點是測量點在測具的兩端，中間測具主體部分是起到連接測量部分作用，將測具的主體材料改用碳纖維輕質新材料，保證測具的重量輕，使用靈活，從根本上解決測具笨重的問題。

針對機匣和盤類零件使用比較多的外徑測具、內徑測具進行了相應的結構分析，根據不同測具的特點采取不同的減重方案，并對測具的結構進行改進和優化，結合生產實際，進行了實際應用。測具主體采用碳纖維復合材料代替45號結構鋼，減輕測具重量，并實際應用到工裝設計中，達到測具減重40%。

2 碳纖維應用外徑測具

直線尺寸測具可分為內徑測具、外徑測具等，通用直徑測具主要用來測量盤類、軸類等各類圓周回轉體零件的直徑方向尺寸，特點是直線尺寸范圍大，測量空間大，一般的情況下，測量的軸向定位是零件的端面。對此類測具的改進主要是減輕測量主體。目前普遍采用45，T8等結構鋼作為長度尺寸測具的主要橫梁材料，測具笨重，易將造成薄壁零件壓變形，使用不方便，測量不準確。為減輕測具的重量，研究采用輕質材料代替45結構鋼，通過市場調研，研制圓形碳纖維材料，作為測具主體的橫梁。

研究設計碳纖維材料應用到工裝設計中，測具采用圓形的碳纖維作為測具橫梁，解決葉片焊接組合件在立車狀態下，測量葉片外圓1m的直徑尺寸，將圓形的碳纖維兩端膠粘45號鋼軸銷。1為碳纖維測具橫梁，外徑φ40，內徑φ35，長900mm，No.2為45號鋼軸銷，碳纖維兩端與軸銷No.2緊配合，并牢固膠粘，實現碳纖維管與測具鋼件的聯接。

測具兩端的測量支座通過圓柱銷與碳纖維兩端的軸銷No.2連接，測量支座的底面組合裝配保證平面度，左端測量支座一端連接固定測量銷，右端測量支座裝有百分表，測具結構實現直徑尺寸測量，（如圖1所示）該結構與45鋼橫梁相比，減輕測具的重量60%。

3 碳纖維應用內徑測具

檢測薄壁機匣零件內圓錐面直徑1000mm，由于機匣薄壁件，測量內徑尺寸使用杠桿測量結構。設計時碳纖維兩端通過圓柱銷膠粘長方體。制造時，保證兩端長方體四個面分別平行，長方體四個面作為加工的定位基準面，定位壓緊兩端長方體，保證碳纖維兩端的軸銷、與杠桿配合表面和螺釘孔加工，解決碳纖維無法壓緊問題。

以長方體兩側定位面為基準，進行測量銷和表架的組合加工。測具結構整體重量約1.5kg，通常設計的檢測1m的直徑測具可達到5kg，測具重量減輕2/3，測具測量使用輕巧，操作方便，避免將零件壓變形，實現了碳纖維材料在測具上應用。

圖1

圖2

結語

碳纖維復合材料具有較高的比強度和很高的比模量，與傳統金屬材料相比，質量輕，強度高，韌度高，碳纖維復合新材料應用到工裝設計中，在設計測具的過程中，要有合理的結構，又要考慮測具的制造工藝性，以保證測具的輕便、靈巧，解決了航空發動機盤類、機匣類重要零件，大長度尺寸測具笨重的瓶頸問題，測量方便、準確，碳纖維材料測具結構可推廣應用，減輕了測具重量，提高盤類、機匣類零件的檢測質量。

[1]馮麗萍.公差配合與技術測量[M].北京：機械工業出版社，2008.

[2]《航空工藝裝備設計手冊》編寫組.航空工藝裝備設計手冊[M].北京：國防工業出版社，1978.