圓弧形榫頭葉片車加工夾具的設計

1、<p>　　圓弧形榫頭葉片車加工夾具的設計</p><p>　　[摘 要]針對航空發(fā)動機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合金將整臺發(fā)動機的同級葉片按裝配關系澆注在一起的夾具設計方案。該夾具的創(chuàng)新點是模擬葉片在發(fā)動機中的裝配關系，利用低熔點合金將葉片和夾具體澆注為一個整體環(huán)，再進行車削加工，這樣，既滿足了設計與工藝要求，保證了葉片加工的一致性及精度要求，又大大提高了生產效率。 <

2、;/p><p>　　[關鍵詞]葉片 圓弧形 低熔點合金 夾具 </p><p>　　中圖分類號：P5254 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）40-0025-01 </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　葉片是航空發(fā)動機的核心部件之一，它的曲面形狀和制造精度直接決定了飛機發(fā)動機

3、的推進效率的大小。而葉片榫頭是葉片的主要裝配部位，葉片在發(fā)動機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確性。同時工作葉片在高速轉動的工作狀態(tài)下還要承受拉力，彎曲力，離心力以及震動載荷形成的交變應力，因此，榫頭部位型面復雜，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 被加工零件的簡介及分析 </p>

4、<p>　　航空發(fā)動機某級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，有對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計分析 </p><p>　　由于葉片葉身型面復雜，傳統(tǒng)的加工方法是先對單個葉片澆注低熔點合金方箱，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。夾具結構復雜，加工效率低。某級工作葉片單臺共有101片。如果按傳統(tǒng)的工藝路線進行加工，單臺葉片僅榫頭的加工就需要至少半個月的時間。 </p><p>　　經(jīng)過反復研究與研討，提出設計一種模擬葉片在發(fā)動機中的裝配關系，將一臺份發(fā)動機的某級工作葉片通過夾具定位夾緊，在夾具中裝配成一個圓環(huán)，然后采用澆注低熔點合金的辦法，將夾具與葉片一起澆注為一個整體環(huán)，再利用數(shù)控

6、車床編程進行車削加工。這樣既能滿足葉片加工圓弧型面的精度要求，而且一次加工一臺份的某級葉片，保證了葉片加工的一致性，大大提高了生產效率。 </p><p>　　夾具設計既要考慮澆注同時又要考慮加工，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)型面尺寸都要由測量保證，因此夾具設計時就要考慮到定位基準與測量基準的合理協(xié)調和選定。夾具設計應滿足澆注前保證葉片裝配合格，定位準確，澆注后保證車加工對整體夾具的要求，

7、夾具結構應滿足裝卸，測量要求，最后達到加工出合格產品，提高生產效率的目的。 </p><p>　　2.1 夾具定位，壓緊基準的選擇 </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，因此夾具設計時選B面為基準面，選D面為壓緊面，由于單個葉片定位面小，為使其不傾斜，在G處增加輔助支撐，葉片的徑向定位基準為A面，它也是徑向尺寸的測量基準，再利用葉尖E

8、徑向頂緊。C面是兩個斜面，把它作為葉片擠緊時的靠緊面。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 夾具整體結構的設計與分析 </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，加工時需進行翻轉，為保證夾具的設計使用質量及運輸?shù)纫幌盗行枰?，我們采用了澆注整體環(huán)的夾具結構，其具體結構形式見圖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，內定位環(huán)NO3，壓蓋NO4等件有機地組裝在一起，使用時將NO2定位圓環(huán)，NO3內定位環(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準夾具刻線將葉片擠緊，擰緊NO6螺釘將葉片頂平，經(jīng)檢驗合格后將NO4壓蓋裝入夾具內，用螺釘固緊，便可按其澆注窗口進行澆注使用。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圓和一側面加工合格后

10、，再將壓蓋NO4裝入基體內，起定位作用，然后將夾具翻轉并卸下NO2件，加工另一側面，這樣葉片全部加工結束。 </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面既是加工基準又是測量基準，因此必須保證A面的平面度要求以及B面對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，要保證它對A面的垂

11、直度不大于0.01mm，內定位環(huán)對A面的垂直度不大于0.01mm，對外圓的同軸度不大于0.01mm。 </p><p>　　由于NO2和NO4在加工過程中要進行反復地拆卸，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>　　為了簡化夾具結構和簡化操作，葉片的輔助定位G直接利用底座靠近葉尖處的臺階面，但其與NO2定位面間的高度差應略大于葉片榫頭B面與葉尖的高度差，以保證NO2的定位準確。 </p><p><b>　　3 結論 </b></p><p>　　工作葉片澆注整體環(huán)車床夾具填補了整臺份葉片澆注整體環(huán)及車加工夾具設計一體化的空白。

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，提高了生產效率近百倍，其應用前景極好，其它機種葉片榫頭加工也可借鑒，其潛在效益是不可預估的。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 徐鴻本主編.機床夾具設計手冊.遼寧科學技術出版社，2004.3. </p><p>　　[2] 肖繼德，陳寧平主編.機