某機外涵靜子葉片鉆上緣板端面徑向孔夾具設計研究

劉建偉 周華鋒

（沈陽黎明航空發動機集團公司，遼寧 沈陽 110000）

1 引言

某機外涵靜子葉片是發動機零件中非常重要的一類零件。葉片形狀復雜不規則，空間角度多，葉片葉身較長，半徑較大，基準面小，在加工葉片中定位不穩，尤其在鉆上緣板端面兩個徑向孔工序，孔精度不好保證，是分工序鉆孔還是一道工序鉆孔，一直困擾工藝人員，要想解決上述問題必須先解決工裝夾具結構設計結構問題，我們研究的夾具結構很好的解決了存在的技術難點。

2 工裝設計要求

2.1 精度要求：使定位基準精度和分度銷位置精度符合工藝要求，轉軸平行底面、分度銷位置度尺寸公差為0.01。

2.2 技術條件：a、轉盤轉動自如，結構緊湊，定位可靠。b、兩個分度銷插入分度孔時，夾具上的兩個鉆套孔分別垂直底面，公差為0.02。

3 零件類型

零件形狀復雜不規則，葉身長而薄，上安裝板是帶有空間角度，上安裝板有兩個上Ф7mm下Ф16.5mm臺階徑向孔,孔所在位置是直徑為ф1728mm的圓上,兩孔夾角為3°,葉片結構如圖1。

圖1 零件結構

3.1 鉆上緣板端面兩個徑向孔工藝規程的技術要求，如下圖2。工藝基準為葉片進氣邊上下安裝板A，葉片盆向上下安裝板B和葉片的最大外圓弧C，三個基準面的反方向為壓緊面，加工設備為搖臂鉆床，加工兩個徑向孔為一道工序完成，鉆孔相對基準位置度為0.02mm。

圖2

3.2 工裝預期達到的技術、經濟、質量指標。根據工裝圖精度和工藝技術條件分析，預期達到：(1)加工出的葉片兩個徑向孔精度符合工藝要求。(2)工裝夾具分度盤轉動自如，工人裝夾葉片要方便快捷，滿足生產要求，工裝成本要低。

4 研究夾具總體結構方案

為滿足工藝要求，夾具設計必須打破傳統觀念，選擇標準分度盤或設計直徑為Ф1728mm的分度盤，如果如此顯得夾具太大太重、制造成本太高、精度不好保證、操做不便，按照設計經驗，這樣的夾具轉盤中心必須上移至葉片中心左右，才能解決夾具太大太重問題，并能實現一次裝夾葉片后在一個工序中加工兩個徑向孔，要不就是采用無心分度轉盤，也能滿足工藝要求。兩種分度轉盤的區別就是工裝設計結構復雜程度截然不同，影響夾具制造周期，工裝成本，夾具制造精度等。通過調研，綜合考慮后選擇設計夾具轉盤中心上移至葉片中心的方案。夾具設計總體結構如下圖3結構總圖。

圖3 結構總圖

4.1 分度機構設計。在設計夾具分度盤結構時，立足結構簡單，工人操作方便，分度精度高，制造工藝性好的特點進行構思設計，選用手動插銷式分度，轉盤旋轉中心設在葉片下安裝板處，這樣既縮小了夾具結構，又使鉆孔時轉盤擺角最小，便于工人操作和夾具制造，夾具分度結構采用臥軸式，夾具軀座是倒寫字母T結構，讓加工時夾具的重心在軀座底板內，提高夾具加工時穩定性，轉盤設計成長方形，轉盤轉心在長方形中部，減小葉片鉆孔時擺角大小，兩端放置定位件和壓緊件等，軀座和轉盤用心軸連接，心軸與轉盤緊配合，并用螺釘把緊，心軸與軀座是間隙配合，并用墊圈和螺母壓緊保證軀座和轉盤端面間隙，轉動自如。分度轉盤與分度軀座位置靠插銷定位，壓緊有兩個螺釘在腰槽內壓緊。具體結構如上圖3結構總圖。

圖4 鉆模板結構

4.2 鉆模板結構設計（見圖4）。夾具鉆模板結構的合理與否，直接關系葉片鉆孔的質量，它不僅與刀具配合，還必須符合工藝上鉆孔的位置要求，為滿足同一工序鉆兩個不同位置上的徑向孔，鉆模板上也有同樣兩個徑向孔，位置符合葉片工藝要求兩個徑向孔尺寸，鉆模板隨著夾具轉盤轉動而和葉片保持同步轉動，為使夾具結構緊湊，鉆模板在夾具中還起著葉片軸向定位作用。

4.3 夾具鉸鏈壓緊機構設計

葉片軸向壓緊機構設計，是保證加工鉆徑向孔時保證葉片軸向定位穩定，壓緊機構壓緊力、強度、剛性要好外，還要工人便于操作，結構緊湊，不影響轉盤旋轉分度。設計壓緊結構如圖五示，由螺釘壓緊支座、壓板、鉸鏈銷軸、壓緊螺釘、彈簧等元件組成。原理是壓板在壓緊螺釘的作用下，繞著鉸鏈銷軸旋轉，把力傳遞到壓板前部，實現葉片軸向壓緊。

圖5 壓緊結構

5 試驗

5.1 試驗方案

把外涵靜子葉片零件放在夾具上,定位壓緊,放在搖臂鉆床上進行鉆孔和反向鏜孔加工。

5.2 試驗結果

通過使用設計的鉆孔夾具加工葉片兩個徑向孔，加工出的葉片質量符合工藝規定的零件精度要求，實現了葉片一次裝夾在同一工序加工兩個不同位置的孔的設計目的，工人裝夾葉片時間僅為2分鐘，提高了葉片生產效率，葉片加工質量合格率達到100%，夾具分度轉盤分度準確，轉動自如，夾具定位壓緊穩定，但夾具存在鉆孔時，排削不太好，工人鉆一鉆抬一下刀的現象。

6 結果討論與分析

葉片通過新設計的工裝夾具加工后，滿足工藝要求，夾具設計比傳統設計簡單，制造成本降低，外涵靜子葉片鉆孔夾具，是在葉片鉆大半徑位置上徑向孔的夾具中的一種嘗試，為今后設計各種類似葉片加工工裝夾具設計提供了寶貴經驗。

7 結論

在葉片批量生產中，設計的一道工序上鉆大半徑位置上徑向多孔的典型夾具,完全滿足了葉片加工任務和葉片質量要求，很好的解決生產中存在的問題。

[1]劉艷.葉片制造技術.透平機械現代化制造技術叢書，北京:科學出版社，2002，10.

[2]航空工藝裝備設計手冊.夾具設計手冊[C].北京：國防工業品出版社.

[3]陳澤民，忻良昌.公差配合與技術測量[M]北京：機械工業出版社.