某燃機靜子葉片焊接組件澆注夾具設(shè)計

劉建偉

（中航工業(yè)黎明航空發(fā)動機集團公司，遼寧 沈陽 110043）

某燃機靜子葉片焊接組件澆注夾具設(shè)計

劉建偉

（中航工業(yè)黎明航空發(fā)動機集團公司，遼寧 沈陽 110043）

某燃機靜子葉片焊接組合件機加工作，就利用低熔點合金定位塊將葉片準(zhǔn)確定位，從而使定位基準(zhǔn)由葉片葉身上轉(zhuǎn)移到低熔點合金定位體上，及大提高葉片焊接組合件加工質(zhì)量和效率。低熔點合金澆鑄夾具設(shè)計就是這項工作中關(guān)鍵的一項設(shè)計工作。

葉片；澆注夾具；內(nèi)腔結(jié)構(gòu)；葉片定位塊；低熔點合金

1 引言

某燃機靜子葉片焊接組合件，是由6片葉片焊接組成，其中葉片焊接后結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊接組合件體積較大。在不采用葉身低熔點合金澆鑄精密定位法機加工中，葉片焊接組合件基準(zhǔn)面小，定位不穩(wěn)定，零件讓刀，壓緊塊和定位塊易干涉刀具，葉片焊接組合件加工余量較大等情況，暫時無更好的加工方法。根據(jù)以往加工單個葉片的經(jīng)驗，這種情況我們通常采用低熔點合金塊澆鑄葉片，轉(zhuǎn)換葉片基準(zhǔn)到合金塊上進行加工，才能保證零件的質(zhì)量，通過與工藝專家研究，理論上采用低熔點合金塊澆鑄加工是可行的。我翻閱澆鑄葉片的資料和自己在此方面工裝設(shè)計上的經(jīng)驗，澆鑄夾具的設(shè)計要結(jié)合工藝規(guī)范給定的合金塊，設(shè)計澆注夾具的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)和型腔的擋板、定位塊和壓緊等結(jié)構(gòu)時，考慮低熔點合金塊盡量結(jié)構(gòu)簡化，工人操作方便，考慮定位穩(wěn)定，加工零件時不能讓刀等因素，可見澆鑄夾具內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的設(shè)計是夾具設(shè)計中的重中之重。

2 零件的結(jié)構(gòu)和加工精度要求分析

某燃機靜子葉片6片焊接組合為輻條形狀，結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，在車葉片焊接組合件上下安裝板加工中，零件為斷削加工，葉片安裝板壁薄，車加工強度不好，邊上易出現(xiàn)讓刀現(xiàn)象，而零件車加工精度要求較高，同軸度0.03和0.05，平面度0.03。在鉆上安裝板孔工序中，孔位置度0.3如沒有好的定位基準(zhǔn)，在機加工葉片焊接組合件時，是很難加工出合格零件。

工藝規(guī)范工藝如下圖：

3 設(shè)計澆注夾具的基本要求

在保證工藝規(guī)程澆鑄工序要求的前提下，澆鑄夾具滿足工人裝拆零件方便，滿足澆鑄零件質(zhì)量穩(wěn)定和零件澆鑄效率。

1) 夾具精度要求：使定位基準(zhǔn)由葉片轉(zhuǎn)移到合金定位體上的精度滿足工藝要求，澆鑄夾具上葉片的定位尺寸和形位公差都不大于0.01。

2) 確保合金定位體的強度，設(shè)計小夾具角鐵，附在低熔點合金塊外面，形位公差都不大于0.01。

3) 技術(shù)條件：

a、滑動擋板和葉片定位塊保持間隙0.05，保證低熔點合金不滲漏和澆鑄精度。

b、夾具結(jié)構(gòu)緊湊，定位塊和壓緊機構(gòu)要可靠，工人操作方便。

夾具總體結(jié)構(gòu)如下圖一。

圖一

4）預(yù)期達到的技術(shù)、經(jīng)濟、質(zhì)量指標(biāo)

根據(jù)工裝結(jié)構(gòu)、精度和工藝技術(shù)條件分析，預(yù)期達到：

a)澆鑄后，角鐵和葉片位置符合工藝要求,不能有脫離現(xiàn)象。

b)低熔點合金填充到葉片上下安裝板之間，不能有缺漏合金現(xiàn)象。

c)葉片和方箱位置精度符合工藝要求。

4 夾具設(shè)計方案的確定

根據(jù)零件結(jié)構(gòu)及工藝加工的特點，對夾具設(shè)計結(jié)構(gòu)在澆鑄過程中可能存在的問題和可能在后續(xù)工作中出現(xiàn)的問題，與有關(guān)工藝專家和工人進行了全面分析和研究，為減少澆鑄夾具復(fù)雜程度和增加低熔點合金塊精度和強度,我們應(yīng)在低熔點合金塊外附著金屬板，也就是角鐵小夾具的設(shè)計方案。為減少以往葉片的兩次澆注過程和出現(xiàn)零件讓刀現(xiàn)象。澆注夾具的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，采用內(nèi)腔結(jié)構(gòu)由上下葉片安裝板定位塊、葉身上下安裝板型面、葉背背向立板、葉盆盆向側(cè)壓板組成。部分定位件和壓緊件結(jié)構(gòu)采用可拆卸、可拼裝、可移動的設(shè)計，澆注時夾具的裝夾和拆卸的效率。在上安裝板葉片背向定位附近軸向設(shè)計一個表座，用百分表保證澆注葉片合金塊的質(zhì)量。

4.1 定位塊設(shè)計

1) 上安裝板定位塊設(shè)計

設(shè)計上安裝板定位塊時，由于不是機械加工，沒有外力的作用，不需考慮定位塊的強度，為避免夾具過大和復(fù)雜，我們在設(shè)計時不僅賦予上安裝板定位塊定位進氣邊面的職能，還賦予密封、小夾具角鐵側(cè)面定位的職能，還有載體葉片組件軸向定位銷、側(cè)面壓緊塊的職能。根據(jù)上述職能和葉片焊接組件定位面的形狀，定位塊的設(shè)計結(jié)構(gòu)如上圖。

2) 下安裝板定位塊設(shè)計

設(shè)計下安裝板定位塊時，我們不僅考慮定位塊要起定位作用、密封作用、下安裝板側(cè)面定位塊和側(cè)面壓緊塊的載體作用，還必須考慮小夾具角鐵側(cè)面壓緊功能和澆鑄后便于拆卸情況。為保證定位塊定位的精度，在設(shè)計時增加定向滑動。根據(jù)上述性質(zhì)和葉片焊接組件定位面的形狀，定位塊的設(shè)計結(jié)構(gòu)如下圖。

3) 側(cè)定位塊設(shè)計

設(shè)計上安裝板側(cè)定位塊時，我們避免夾具過大和復(fù)雜，側(cè)定位塊即要定位葉片背向又起到葉片背向方箱上部密封作用，又要起到一定葉片軸向定位作用。設(shè)計時采用與上安裝板定位塊用螺釘連接，并與上安裝板定位塊在側(cè)面軸向可小范圍滑動側(cè)定位塊設(shè)計結(jié)構(gòu)。

設(shè)計下安裝板側(cè)定位塊時，在設(shè)計上要考慮小夾具的壓緊和澆鑄后的拆卸方便，葉片背向的定位問題和葉片背向方箱下部密封的作用，設(shè)計時采用和下安裝板定位塊一起可移動方式，并與下安裝板定位塊在軸向在同一平面的側(cè)定位塊設(shè)計結(jié)構(gòu)，方便澆鑄后拆卸和定位的精度。

4) 葉片軸向定位的設(shè)計

軸向定位我采用在上安裝板定位快設(shè)計一個銷子定位，并采用可拆卸的設(shè)計結(jié)構(gòu)，便于澆鑄后拆卸，同時在葉背一側(cè)設(shè)計一個表座，用百分表在澆注前找正焊接葉片組件變形和定位情況，能更好控制葉片澆注質(zhì)量。

4.2 角鐵的定位板的設(shè)計

小夾具（角鐵）設(shè)計，在綜合考慮方箱的重量、成本、強度后，在方箱定位面局部上增加強度，滿足工藝對方箱的整體要求。如右圖。

4.3 叉板設(shè)計

叉板在澆注夾具中，是很重要的零件，保證澆鑄方箱的形狀規(guī)矩性和盡量讓合金蓋過葉片排氣邊，避免在后序加工零件中，壓緊零件時碰傷葉片。結(jié)構(gòu)如圖一方箱兩側(cè)擋板。

4.4 盆向壓緊結(jié)構(gòu)的設(shè)計

設(shè)計盆向壓緊塊時，既保證盆向側(cè)面壓緊，又要密封。壓緊塊重復(fù)壓緊時，要求壓緊位置要穩(wěn)定，裝拆要方便快捷，設(shè)計采用帶度的楔塊兩個方向壓緊機構(gòu)的壓板，滿足設(shè)計的要求。

5 試驗

采用這種夾具進行低熔點合金澆鑄時，澆鑄前要對裝夾零件用表找正，用0.02塞尺檢查夾具定位面和零件間的間隙，不通過可澆鑄。澆鑄腔體不能有漏合金的地方，有漏合金地方可用海綿體等堵上，才可從沒有上蓋的方向澆滿腔體。通過使用此方法澆鑄，澆鑄葉片效率較高，質(zhì)量穩(wěn)定性相對較好，對后續(xù)車加工工序的零件質(zhì)量也有所提高。

[1]《葉片制造技術(shù)》- 《透平機械現(xiàn)代化制造技術(shù)叢書》編委會主編劉艷，北京:科學(xué)出版社，2002.10.

[2]《航空工藝裝備設(shè)計手冊》.

[3]《夾具設(shè)計手冊》國防工業(yè)品出版社.

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