叶片曲面定位夹具设计

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1、叶片曲面定位夹具设计曾瑜ZENGYu（渤海装备兰州石油化工机械厂，兰州730060；甘肃省炼化特种装备工程技术研究中心，兰州730060）（BohaiPetroleumEquipmentLanzhouPetrochemicalMachineryPlant，Lanzhou730060，China；GansuRefiningSpecialEquipmentEngineeringTechnologyResearchCenter，Lanzhou730060，China）摘要：针对叶身型面采用无余量精铸的静叶片，只加工静叶片圆弧菱形榫头板并保证静叶片叶身型面与圆

2、弧菱形榫头板的相互位置精度及尺寸精度，设计制作专用定位夹具，解决了加工静叶片圆弧菱形榫头板时的定位及装夹问题。Abstract:Forthestatorbladeargincastingusedinleafbodytypesurface,thispaperonlyprocessesthestationarybladearcdiamondtenonboardtoensuremutualpositionalaccuracyanddimensionalaccuracyofstationarybladeleafbodytypesurfaceandarcdiam

3、ondtenonboard,anddesignsspecialpositioningfixture,andclampingproblemofprocessingstationarybladearcdiamondtenonboard..jyqkm，圆弧菱形榫头板及圆弧定位工艺头各加工面留有5mm加工余量，精加工圆弧菱形榫头板和工艺头各平面及圆弧面至成品尺寸。如何以无余量精铸叶身型面为基准加工圆弧菱形榫头板保证相对位置，以及如何在机床上定位装夹工件是加工中急需解决的难题。2夹具的设计首先，设计出能够定位且夹紧工件的——菱形定位箱，菱形定位箱为球墨铸铁件，加

4、工后具有很高的表面硬度、韧性及强度，内部空腔截面的面积大于叶片圆弧菱形榫头的截面面积，周边的三处平面为加工叶片的定位基准，其加工精度很高，要求达到IT5~IT6精度。内腔中的工件定位于箱体内，从定位箱上部的浇注孔浇注低温热缩冷涨合金，待合金冷却后，叶片型面完全固定在箱体内，再以箱体的各定位面为基准加工圆弧菱形榫头板及圆弧定位工艺头。如图3所示。如何将工件按定位要求装入菱形定位箱是叶片曲面定位夹具的设计点。曲面定位夹具是截取静叶片无余量精铸的叶身型面的两个截面为基准定位，分析找出与其相对应的最佳受力点压紧。夹具主要由5部分组成，底座、定位块1、定位块2、

5、支承座1、支承座2、菱形定位箱；夹具的装配如图4所示。底座——是所有定位块和支撑块座的载体，是整个夹具的装配基准；定位块——定位且支撑叶身型面内圆弧；支撑块——支撑块上的螺钉起到了顶紧叶身背弧的作用；定位销——限制工件的轴向位移。从夹具设计原理可知，一个在空间处于自由状态的刚体，具有六个自由度，即：沿三个互相垂直的坐标轴的移动自由度，以及绕这三个坐标轴的转动自由度。定位块和支撑块完全限制了转动自由度，水平自由度，垂直自由度；定位销限制了工件的沿轴向自由度，工件的六个自由度全部被限制而在空间占有完全确定的唯一位置，实现了完全定位。工件受力分析：工件的夹紧

6、力设计重点在于确定支承座上螺钉的高度及位置，通过力学原理可知，如需将工件紧固在夹具上，要有一个向下和水平的力分别限制叶片垂直方向及水平方向的位移，为保证叶身定位准确，垂直分力应大于水平分力，即F×sina>F×cosa，可推出a角应大于45°，如图5所示。依据受力分析可知，支承座上螺钉孔的位置应高于背弧横轴方向最高点的位置，且须前后两点进行压紧。3夹具的操作操作时首先将菱形定位箱按设计要求固定在夹具上，浇注冒口朝正上方，将工件穿过菱形定位箱型腔孔，当定位销与圆弧菱形榫头板外圆表面接触时实现径向定位，叶身型面内弧分别与定位块1和定位块2的型线刀口贴

7、服，当各定位点确定牢靠后，用支承座上的螺钉沿叶身型面背弧最高处顶紧。工件横向卧式定位于工装上，完成了轴向定位、限制了工件的6个自由度。在确定工件定位、装夹准确无误后，从菱形定位箱上方的浇注孔内倒入融化的高温热缩冷涨合金，待合金冷却后，松动支承座上的螺钉，将菱形定位箱与工件一并取出，即可进行圆弧菱形榫头板的铣削加工。4实效分析①夹具设计简约，操作方便，安全省力，夹紧迅速。②由于菱形定位箱质量较大，装夹工件时是将菱形定位箱定位在夹具上，再将叶片穿入菱形定位箱，这样的装卸方式使得一个人就可以完成整个浇注工件的工序。③夹具运用力学原理，夹紧叶片时既保证了工件定

8、位基准位置不变，又保证了工件不会产生夹紧变形，从而保证了叶片圆弧菱形榫头板及叶身型面的相对位置