某叶片盆向缘板测具的改进设计研究

（中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁 沈阳 110043）

某叶片盆向缘板测具的改进设计研究

孙海丽 谭 超 郑 松 钱宝娟

（中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁 沈阳 110043）

本文主要介绍了新型的某叶片（成联）盆向缘板尺寸测具设计特点，通过与传统测具的对比，详细的分析了在新型叶片盆向缘板尺寸测具中，高效的六点定位结构的使用方式，简明夹紧机构的应用方法以及有效测量系统的选择应用。通过对以上改进方法的阐述，论证了新的量具不仅具有量具的测量功能，而且具有夹具的功能；同时为测具的设计提供了一种新的设计思路。该测具的使用可以简化加工工艺流程，提高产品的测量精度，降低工人的劳动强度，提高产品加工工作效率。

定位机构；夹紧机构；测量机构

概述

现代叶片对加工工艺的要求越来越重视，如何既保证加工尺寸，又提高工作效率，已经成为量具设计的重要工作之一。某叶片（成联）缘板侧面尺寸，直接影响叶片整圈装配的位置关系以及叶片间最小燃气通道面积值，对发动机的性能起到至关重要的作用。特别是叶片盆向缘板，一般在机加过程中都作为定位基准，其尺寸测量尤为重要。因此，有效的改善设计手段，提高加工精度，就必须改变量具的设计方法。传统的量具按叶片上、下缘板进排气边端面水平放置进行设计，定位、夹紧相对比较简单，主要考虑叶片取放时不发生干涉，测具只能用于叶片盆向缘板检测，机加还需要在夹具上进行，是否加工到位再取下到量具上进行测量，这样反复取放容易造成累积误差，影响叶片合格质量。为保证叶片（成联）盆向缘板尺寸的测量精度，提高工作效率，本文通过采用UG三维造型建立叶片和测具的模型，进行仿真模拟设计，提高了设计精度和准确性。该测具采用一次性装夹定位，能克服机加、测量重复定位对测量精度的影响，经实际应用，证明其结构的工艺可行性和设计技术性能完全达到检测的要求。

1 测量部件

叶片（成联）包含上缘板、下缘板和叶身。对于测具设计过程来说，测具定位的定位面有上、下缘板排气边端面，定位点有上缘板内型面上两点以及叶片叶背截面上一点。测具主要通过以上定位点和定位面对叶片定位并进行精确测量，来达到叶片的加工使用精度。通过以上定位点和定位面的选择不难发现，该部件定位不仅包含了平面定位，也包含了空间曲面定位，相对定位方法比较复杂，这增加了量具定位难度和精确测量的难度。

2 传统测具

为传统测具，传统测具在使用过程中，主要是通过把叶片上、下缘板进排气边端面水平放置进行测量的。在使用过程中，需要先对叶片定位、压紧，然后校对杠杆表，校对完成后在滑表块上滑动表座，对叶片的盆向缘板进行测量。该测具只能用于叶片盆向缘板检测，检测时需要将零件从机加夹具上取下，测量后如果未加工到位，再重新安装到机加夹具上进行再次加工，这样操作比较繁琐，费工费时，同时反复的拆装也增大了零部件尺寸超差的可能。

3 改进测具

3.1 改进测具的主要结构

为改进后测具，主要部件有底板、上下缘板定位斜块、上缘板内型面定位球销、支块、叶背截面上的定位样板、滑表座、滑表块、对表销以及压紧机构组成。

3.2 测具定位机构的改进

定位机构的改进是本次测具设计的主要特点之一，改进测具把传统测具的定位方法改进成先进的六点定位方法，分别在叶片上、下缘板排气边端面采用两斜面定位块定位，在上缘板内型面上采用两球形销进行定位， 同时叶片叶背截面上一点采用刃口定位，这样的定位不仅保证叶片加工的方便性，而且保证零件测量的精确性。

为了保证先进的六点定位方式的实现，首先需将叶片盆向缘板摆成水平状态，这时，叶片上下缘板进排气端面将与水平面成一单斜角度，利用两斜面定位块分别与叶片上下缘板排气边端面进行贴合定位，保证端面定位准确、稳定。

在进行端面定位后，需对两定位点进行定位，由于上缘板内型面为空间曲面，利用传统的二维计算方法来计算两定位球中心尺寸非常繁琐，本文利用三维UG设计方式进行模拟装配，快速、准确的保证两定位球销的球面分别与上缘板内型面相切于两给定定位点处。

在保证端面定位和上缘板内型面两点定位的同时，还需要保证叶片叶背截面上一点通过刃口样板进行定位，样板的刃口面与叶背相切于给定截面的定位点处，需注意倒棱方向不能与叶身发生干涉现象，定位选择优劣决定了测具的精确性和稳定性。本测具通过实际应用验证，具有良好的性能。

3.3 测具压紧方式的改进

为了使叶片在加工、测量时稳定可靠，必须在设计过程中保证各定位面及定位点充分接触，并能够在使用过程中保持住定位状态。为了达到这一目的，需要在叶片盆向安装一快速夹紧机构，同时需要在叶片进气边端面及叶片上缘板外缘弧处分别安放螺钉压紧机构，方便叶片取放。

传统设计叶片进排气边端面水平放置，用两个快速压紧机构，改进后，叶片盆向缘板水平放置，需要一个快速压紧和三个固定式螺钉压紧机构，测具结构紧凑，在使用过程中对叶片线切割加工路线没有影响，改进后的测具不仅具有测具的功能，同时具有夹具的功能，简化了加工工艺路线，提高了工作效率。

3.4 测具测量机构的改进

由于定位及夹紧方式的改变，原来的测量基面在测具上是单斜面，而现在的测量基面成为水平平面，杠杆表适用于斜面上测量，百分表适用于水平面上测量，因此改进后测具选择百分表测量机构。

百分表测量机构由表座、表架、杠杆和百分表构成，表座在两平行于叶片盆向缘板测量面的水平基面上滑动，通过百分表进行打表测量，首先通过两圆柱销对表调零，然后对叶片盆向缘板进行测量，这种测量机构测量比较稳定、直观。

4 结论

本文通过论述新型叶片盆向缘板尺寸测具的改进设计及其改进设计的特点表明：4.1通过改进定位方式的选择可以有效的提升测具的使用效率，简化加工工艺流程，提高加工效率；4.2夹紧机构的改进，不仅可以使得量具设计更加紧凑，而且可以保证机加工艺流程的更好实现；4.3选择合适的测量机构是量具设计的重要设计过程之一，它可以提升测量的准确性和稳定性，可以使测量更加直观，更加利于工人操作。

[1]航空工艺装备设计手册[M]．北京：北京国防工业出版社，1978．

[2]机械设计手册[M]．北京：化学工业出版社，1979．

[3]UG NX 7．5完全自学手册[M]．北京：北京机械工业出版社，2010．

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