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，采用分度式結構設計，因葉片較長、葉片外緣板回轉半徑較大、為傳統分度結構造成夾具體積大、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，減少了夾具回轉半徑，在分度轉盤上設計葉片定位、壓緊和鉆模板機構，鉆模板隨葉片轉動，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量。

關鍵詞：定位塊鉸鏈；分度夾具；轉盤鉆模板

引言

作為航空航天發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；加工過程中的不穩定的葉片定位；加工用的鉆頭容易出現打滑現象；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分度結構，分度半徑大，造成設計夾具大，工人操作費勁。在分度結構的加工過程中，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 外涵靜子葉片結構簡介

外涵靜子葉片的形狀為不規則的復雜結構，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°。結構如圖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）要求葉片轉盤靈活轉動，有緊湊的結構和可靠的定位。（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的技術上，經濟上及質量上的預期

（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）在工裝作業中，我們要保證夾具的靈活轉動，安裝便捷，達到生產的要求。

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。根據以往的實踐經驗，我們在設計的過程中，要將轉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盤，在設計的難度和制造時間，生產成本及加工精度上都有改進。經過縝密的研究討論，我們在施工中還是采用了轉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 設計分度盤結構時的要求

在進行分度盤設計的時候，我們要求結構于浩簡單，操作要方便，精度要高，工藝性能好。要具備上述的優點，我們首先要對手動插銷進行設計，將轉盤的中心設置在葉片的下部，這種設計方案，即使夾具的結構緊湊，又會讓專控操作時出現最小擺角。這樣會便于操作和生產。在設計夾具的分度時，我們建議采用臥軸式，這種結構的集聚為T型結構，會增加夾具的穩定性能。在轉盤的設計上，我們采用長方形的結構，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，相應的結構見圖3。

4.2 簡介夾具模板的設計結構（見圖4）

葉片的鉆孔質量是否達標是由夾具模板的結構所決定，這種結構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。在模板轉動過程中，要保留一定的轉動位置，這樣做的目的是達到夾具結構的緊湊。

4.3 鉸鏈壓緊的結構設計

為了保障徑向定位孔的軸向穩定性，我們在設計葉片的壓緊結構的時候，要使壓緊結構具有高強度，高剛性，同時要便于操作，在作業中，不要影響轉盤的分度位置。這一結構有很多組成部分，例如：壓緊支座，壓緊壓板，銷軸，螺釘，彈簧等；這一結構的設計原理為壓緊壓板在螺釘的影響下，圍著銷軸進行旋轉，從而將旋轉力轉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要求，但是在大量生產葉片時，我們還要改進模板的排削工藝。

參考文獻

[1]《透平機械現代化制造技術叢書》編委會.葉片制造技術[M].北京：科學出版社，2002.

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[3]陳澤民.公差配合與技術測量[M].機械工業出版社，1986.