某机外涵静子叶片钻上缘板端面径向孔夹具设计研究

2011-05-28刘建伟周华锋

中国新技术新产品 2011年14期

刘建伟周华锋

（沈阳黎明航空发动机集团公司，辽宁沈阳 110000）

1 引言

某机外涵静子叶片是发动机零件中非常重要的一类零件。叶片形状复杂不规则，空间角度多，叶片叶身较长，半径较大，基准面小，在加工叶片中定位不稳，尤其在钻上缘板端面两个径向孔工序，孔精度不好保证，是分工序钻孔还是一道工序钻孔，一直困扰工艺人员，要想解决上述问题必须先解决工装夹具结构设计结构问题，我们研究的夹具结构很好的解决了存在的技术难点。

2 工装设计要求

2.1 精度要求：使定位基准精度和分度销位置精度符合工艺要求，转轴平行底面、分度销位置度尺寸公差为0.01。

2.2 技术条件：a、转盘转动自如，结构紧凑，定位可靠。b、两个分度销插入分度孔时，夹具上的两个钻套孔分别垂直底面，公差为0.02。

3 零件类型

零件形状复杂不规则，叶身长而薄，上安装板是带有空间角度，上安装板有两个上Ф7mm下Ф16.5mm台阶径向孔,孔所在位置是直径为ф1728mm的圆上,两孔夹角为3°,叶片结构如图1。

图1 零件结构

3.1 钻上缘板端面两个径向孔工艺规程的技术要求，如下图2。工艺基准为叶片进气边上下安装板A，叶片盆向上下安装板B和叶片的最大外圆弧C，三个基准面的反方向为压紧面，加工设备为摇臂钻床，加工两个径向孔为一道工序完成，钻孔相对基准位置度为0.02mm。

图2

3.2 工装预期达到的技术、经济、质量指标。根据工装图精度和工艺技术条件分析，预期达到：(1)加工出的叶片两个径向孔精度符合工艺要求。(2)工装夹具分度盘转动自如，工人装夹叶片要方便快捷，满足生产要求，工装成本要低。

4 研究夹具总体结构方案

为满足工艺要求，夹具设计必须打破传统观念，选择标准分度盘或设计直径为Ф1728mm的分度盘，如果如此显得夹具太大太重、制造成本太高、精度不好保证、操做不便，按照设计经验，这样的夹具转盘中心必须上移至叶片中心左右，才能解决夹具太大太重问题，并能实现一次装夹叶片后在一个工序中加工两个径向孔，要不就是采用无心分度转盘，也能满足工艺要求。两种分度转盘的区别就是工装设计结构复杂程度截然不同，影响夹具制造周期，工装成本，夹具制造精度等。通过调研，综合考虑后选择设计夹具转盘中心上移至叶片中心的方案。夹具设计总体结构如下图3结构总图。

图3 结构总图

4.1 分度机构设计。在设计夹具分度盘结构时，立足结构简单，工人操作方便，分度精度高，制造工艺性好的特点进行构思设计，选用手动插销式分度，转盘旋转中心设在叶片下安装板处，这样既缩小了夹具结构，又使钻孔时转盘摆角最小，便于工人操作和夹具制造，夹具分度结构采用卧轴式，夹具躯座是倒写字母T结构，让加工时夹具的重心在躯座底板内，提高夹具加工时稳定性，转盘设计成长方形，转盘转心在长方形中部，减小叶片钻孔时摆角大小，两端放置定位件和压紧件等，躯座和转盘用心轴连接，心轴与转盘紧配合，并用螺钉把紧，心轴与躯座是间隙配合，并用垫圈和螺母压紧保证躯座和转盘端面间隙，转动自如。分度转盘与分度躯座位置靠插销定位，压紧有两个螺钉在腰槽内压紧。具体结构如上图3结构总图。

图4 钻模板结构

4.2 钻模板结构设计（见图4）。夹具钻模板结构的合理与否，直接关系叶片钻孔的质量，它不仅与刀具配合，还必须符合工艺上钻孔的位置要求，为满足同一工序钻两个不同位置上的径向孔，钻模板上也有同样两个径向孔，位置符合叶片工艺要求两个径向孔尺寸，钻模板随着夹具转盘转动而和叶片保持同步转动，为使夹具结构紧凑，钻模板在夹具中还起着叶片轴向定位作用。

4.3 夹具铰链压紧机构设计

叶片轴向压紧机构设计，是保证加工钻径向孔时保证叶片轴向定位稳定，压紧机构压紧力、强度、刚性要好外，还要工人便于操作，结构紧凑，不影响转盘旋转分度。设计压紧结构如图五示，由螺钉压紧支座、压板、铰链销轴、压紧螺钉、弹簧等元件组成。原理是压板在压紧螺钉的作用下，绕着铰链销轴旋转，把力传递到压板前部，实现叶片轴向压紧。

图5 压紧结构

5 试验

5.1 试验方案

把外涵静子叶片零件放在夹具上,定位压紧,放在摇臂钻床上进行钻孔和反向镗孔加工。

5.2 试验结果

通过使用设计的钻孔夹具加工叶片两个径向孔，加工出的叶片质量符合工艺规定的零件精度要求，实现了叶片一次装夹在同一工序加工两个不同位置的孔的设计目的，工人装夹叶片时间仅为2分钟，提高了叶片生产效率，叶片加工质量合格率达到100%，夹具分度转盘分度准确，转动自如，夹具定位压紧稳定，但夹具存在钻孔时，排削不太好，工人钻一钻抬一下刀的现象。