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组合夹具在重燃叶片加工中的应用特点

来源:大连机床技术支持 | 作者:大连机床网 | 发布时间:2011/4/13 13:29:12

摘  要:在重燃叶片研制过程中,大量采用组合夹具,既满足了复杂叶片的加工要求,保证了叶片的研制进度,又节约了大量的工装设计、制造费用。
  关键词:重型燃机;叶片加工;组合夹具;空间角度;三维设计

  1 引言

  现代机械制造中的夹具必须象数控机床一样,具有一定的柔性,能及时地适应加工品种和规模的变化,使制造体制逼近“及时制造和零库存系统”。目前普遍公认的组合夹具是夹具柔性化的最好方法,可以说,现代组合夹具就是柔性夹具的代名词。从传统手控机床到现代数控机床,夹具由复杂到简单,进一步为夹具的全面组合化提供了可能性。计算机技术的飞速发展为组合夹具设计提供了新的方法和手段。组合夹具三维设计使组合夹具的应用范围更加广泛,使复杂的、特殊的工装采用组合夹具成为可能。
  重型燃机的研制对我们公司来说是一种挑战,不但是任务量大,研制周期短,而且很多零件都超出我们的加工能力,加工精度要求高。重燃叶片的加工难度是比较大的,叶片结构复杂,加工时必须要有夹具才能保证加工要求,重型燃机的叶片比较大,如果采用普通专用工装,工装比较大,设计、制造周期非常长,同时工装的制造费用很大。组合夹具是在机床夹具元件通用化、标准化、系列化的基础上发展起来的新型夹具。它是由一套预先制造好的,有各种不同形状,不同规格尺寸的标准元件和组合件所组成,根据被加工工件的工艺要求,可以很快地组装出用于机械加工、电加工、检验等各种各样的夹具,而这些元件可方便地拆开,并重复使用。使用组合夹具可大大缩短工装的设计、制造周期,加快叶片的研制进度,减少叶片的研制成本,同时对工艺准备时工装漏派及工艺路线改变所需的工装可以及时拼装,保证加工要求。

  2 叶片的加工特点

  重型燃机的叶片分为转子叶片、静子叶片、涡轮叶片和涡轮导向叶片(见图1),其中转子叶片、涡轮叶片是工作叶片,是通过榫头与盘或鼓筒安装在一起,形成转子进行工作。静子叶片、涡轮导向叶片是通过安装板装到机匣上的,是静止不动的。

  叶片的结构是由榫头或安装板和型面叶身组成,一般叶身型面是精铸或数控加工形成的,没有太多的机械加工工序。榫头的加工余量比较大,尺寸精度要求高,空间角度多,形状复杂,加工工序比较多。
  叶片的加工基本都是以榫头或安装板定位进行加工,而且加工的部位是榫头或安装板,因此叶片的加工有以下特点。
  叶片加工过程中工装需求量大;由于叶片叶型刚性差,要求定位与压紧是对应的;多采用两面同时定位的过定位结构。

  3 叶片加工用组合夹具特点

  导向叶片的加工是用安装板定位,安装板是平行四边形,四面相应的面均有一定的角度,定位难度较大,采用一般专用工装设计、制造也是难以保证的。使用组合夹具,直接用元件组装出保证角度要求的定位基面是无法做到的,而且也无法检测其正确性。计算机技术的飞速发展为组合夹具设计提供了新的方法和手段。组合夹具三维设计,具有三维虚拟装配和二维工程图输出功能。组合夹具三维设计使组合夹具的应用范围更加广泛,使复杂的、特殊的工装采用组合夹具成为可能。同时由于有了二维工程图,组合夹具可以进行检定,夹具的质量和二次组装的结构有了可靠的保证。因此叶片加工用的组合夹具第一大特点是要有组合夹具三维设计并出图。下面以实例说明。
  重燃涡轮导向叶片铣加工用的组合夹具。本工序是组合铣叶片上缘板凸台,要求加工精度比较高,叶片的定位非常复杂,只有在UG平台下进行三维设计,才能组装出合格的组合夹具。首先,定位下缘板圆弧,采用两个削边轴定圆弧,保证叶片中心通过两个削边轴的中间。第二,上下缘板排气边的定位,是一对平行面,采用基础角铁,底部加支承板保证叶片的定位台阶面的台阶差。第三,缘板叶背面的定位,这个面是空间角度面,既二面角,用回转支座先在底板平面内偏一定的角度,回转支座再转一定的角度来保证空间角度面的正确,由于是三维设计,角度是在图纸上标定的,组装时按图纸要求保证定位面的角度和位置尺寸,并进行检定。

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