夹具设计方案及使用规范

精锻叶片加工夹具设计方案及使用规范

一、零件分析

被加工零件为某型压气机第三级转子精锻叶片。叶片由叶身和叶榫根两部份组成，现有的精锻技术仅可满足叶片叶身的要求精度，不需要再进行数控加工，只需要对榫根和进排气边进行加工。而对于精锻叶片榫根的加工，只能是通过已成型的叶片自由曲面来定位，不仅需要同时保证定位的准确性、稳定性和控制由装夹引起的叶片自由曲面的夹紧变形，而且要保证安装方便、定位精度高、施加力均匀、可多次装拆而不影响定位精度，在批量加工零件过程中意义更为重要。

下图为精锻叶片毛坯模型和叶片理论模型：

图1：叶片毛坯模型图2：叶片理论模型

二、夹具设计方案

叶片加工工装夹具类型有很多，通常使用的有通用夹具、可调整夹具、组合夹具等，一般适用于传统的叶片数控加工即先对榫根进行加工，再通过榫根的定位来对叶身加工，而对于精锻叶片榫根和进排气边的加工，还没有能保证较好定位和较平稳的夹紧力的专用工装夹具。

精锻叶片在传统加工过程中，通常是先对叶身进行浇筑、定位，然后对榫根进行加工，进、排气边则用手工抛磨的方式进行加工。工序复杂，基准定位难

度较大，手工抛磨的方式也不利于大批量生产，效率低、稳定性差。因而亟需设计新型精锻叶片加工夹具。

设计方案如下：

1、由于精锻叶片的榫根加工是通过叶身的自由曲面来定位的，存在定位误差大、稳定性不足、夹紧变形大、难以多次重复使用的问题，提出一种精锻叶片榫根加工夹具，夹具由精锻叶片叶身曲面定位带进行定位和夹紧，保证曲面定位的精确性和稳定性。

2、该夹具解决其技术问题所采用的技术方案是：包括转动台、夹具箱体、箱盖、夹紧垫片、紧固螺钉、工艺台定位块、紧固螺栓、锥形定位销、定位销、固定销、定位块等，夹具设计满足六点定位原理。

3、夹具箱体与转动台固定连接，转动台安装在机床工作台上。气动快换装置连接，方便自动化生产线中机器人手臂进行装卸。

4、夹具上有拉紧装置，在叶片加持过程中，起到定位拉紧作用。

5、夹具箱体与叶片接触面试根据叶片的叶盆、叶背型面加工而来，叶片的叶身试不需要加工的，因而起到很好的贴合和加持作用。

6、新型精锻叶片榫根加工夹具，由与叶背接触的箱盖部分和与叶盆接触的箱体部分构成；通过内六角螺栓对零部件的传递实现对叶片夹紧，使对叶片施加的夹紧力更加均匀，平稳；夹具装夹时只需对螺栓进行旋进与退出，便可实现对叶片夹紧与取出的目的，操纵控制简便，可减小对叶片的损伤。

6、夹具对叶片的整个夹紧过程，均使用力矩扳手完成。因而不存在上紧力过大造成叶片夹伤或者上紧力不足导致加工过程中叶片从夹具脱落的问题。

7、该夹具有A、B两部分组成，夹具A实现对精锻叶片榫根和排气边的加工，夹具B实现对进气边的加工以及叶尖部分的切除。整个过程由机床自动化完成，无需人工参与。

8、夹具可以实现一次装夹，同时对榫根和进、排气边进行加工，很大程度上减少了工艺流程。减少了由于换夹具带来的重复定位误差。很大程度上提高了

叶片的加工精度。

9、该夹具连接快换卡盘，适合在自动化生产线中应用。为将来自动化生产线的顺利进行，打下基础。

夹具设计模型如下图所示：

图3：夹具A 模型图4：夹具B模型

图6：夹具实物图

图7：机床加工效果图

图8：加工过叶片榫根和进排气边

新型精锻叶片榫根加工夹具，不仅可提高航空发动机叶片的加工效率，而且可提高其加工精度，解决其精锻叶片榫根和进排气边加工时的装夹问题；夹具结构简单，安装方便，定位精度高，可多次装拆而不影响定位精度；亦适用于对其它种类的叶片加工应用。

三：夹具使用规范：

1、夹具每次使用前，从工件库取出时检查夹具外表面是否破损，快换头与快换卡盘接触面是够干净。

2、装夹叶片之前，检查夹具与叶身接触型面是否干净，型面是否破损。如果有异物或破损应当停止使用，防止夹伤叶身。

3、装夹过程中，使用力矩扳手，防止装夹过紧导致夹伤叶片叶身；或者装夹过松导致加工过程中叶片脱离夹具，造成安全隐患。

4、装夹完成后，检查叶片各个定位面是否贴合夹具，确保叶片精确定位。

5、装夹之前，将定位基准面清理干净，方便机床找正。

6、夹具与机床采用气动装置连接，使用时确保气压合适稳定。打开气动开关；将夹具定位稍对准机床快换装置，确保夹具准确定位；关闭气动开关；检查夹具是否正确固定。

7、加工完后，检查并清理夹具表面以及叶片接触型面。

8、检查完毕，放入工件库。