铣叶片背弧型面的可调整液压夹具

杭州汽轮机股份有限公司 (浙江 310022) 李荣庆 叶丽伟 孟庆欣

为适应汽轮机调节级动叶片背弧型面的加工需要，我公司自主设计了铣叶片背弧型面的可调整液压夹具，这种夹具除刚性好、夹紧安全和可靠外，还具有装卸迅速、工作效率高和操作方便省力等特点，其具体情况如下。

1.调节级动叶片结构特点及型面技术要求

调节级动叶片如图1 所示。其结构形式为:叉型叶根、叶片汽道为直叶型(等截面)和整体围带。叶片的长度尺寸、宽度尺寸、叶型的位置尺寸、厚度等尺寸、内径向角度及安装角度因叶片种类的不同会有变化，汽道型面因叶片种类不同也会有变化，叶片的内径向角度θ 变化比较多，但是不会超过4°，汽道的几何精度和位置精度都有比较高的要求。

图1

2.夹具的设计

为适应调节级动叶片因种类不同，相关尺寸和径向角度变化较多的特点，夹具的设计应考虑在长度、宽度和内径向角度方面能够调整，定位垫块采用框架式，应根据叶片的种类分别设计，供不同的叶片使用，夹具设计应考虑叶片的装夹要方便、快速、省力，定位要可靠，夹具角度的调整既要方便还要保证精确度，角度调整范围不要过大，在±2°范围内。夹具底座与夹具回转体的接触面采用弧形配合，采用螺杆和螺母十字接头联接，使夹具回转体围绕夹具圆心旋转，角度的调整按正弦原理设计，定位销到回转体中心数值和定位销中心到靠尺接触面都为整数，以方便计算块规的数值，这种方法能够满足叶片所需要的径向角度。夹具采用液压夹紧，以提高装夹效率和减轻操作工的劳动强度。夹具的设计要考虑自身的可靠性，在使用过程中要能够确保叶片型面加工的几何精度和位置精度。

3.工作原理

(1)夹具的基本结构及特点(见图2):该夹具为单件装夹夹具，根据工艺要求选用与该品种调节级叶片相适应的围带垫块12 和根部垫块17 备用，把选好的垫块安装在定位梁11 上部的定位槽里，尺寸距离按叶片尺寸B 进行调整，距离调好后用螺钉固定。夹具回转体10 按叶片径向角度进行调整，定位梁11 的上部表面已制造出2°的角度，该角度是内径向面角度θ 的平均值，因此夹具回转体10 需要转动的范围比较小。夹具回转体10 通过调节螺杆22 和螺母十字接头21 可作适当旋转，并通过垫圈和螺栓固定在夹具底座9 上。夹具回转体的转动范围为±2°，目前可以满足叶片内径向面角度θ 在1°～4°之间角度变化的需要。

图2

(2)夹具的液压部件及压紧方式:该夹具选用的是空心液压缸20，工作压力约2500 N/cm2，活塞面积为14.7 cm2，压紧力为36750 N，使用时还可以通过液压泵来调节工作压力的大小。拉杆19 装入空心液压缸20 活塞的孔里并通过螺母固定，压杆18 与拉杆19 以及圆柱销6 联接在一起，当液压缸20 工作时，活塞向下升出带动拉杆19 和压杆18 还有压圈8以及围带压块14 和根部压块15 一起向下运动将叶片压紧。

(3)叶片的定位方式(见图2):定位梁11 装入夹具回转体10 上部两端的定位槽里并通过内六角头螺钉固定，围带垫块12 和根部垫块17 装入定位梁11 上部的定位槽里，并通过T 形滑块7 用内六角头螺钉固定，将叶片内径向面朝下装入前后两个方框形状的垫块里，叶片内径向面与垫块上部表面接触，叶根前端面与装在根部垫块17 里的定位销16 外圆表面接触。

4.夹具应用

将夹具固定在数控机床工作台上，第一步将选好的垫块装入定位梁11 上部的定位槽里并调整好垫块之间的距离，然后用螺钉固定，把围带压块14 和根部压块15 装在压圈上部用螺钉固定，围带压块14上的紧定螺钉13 作适当的调整，然后用螺母拧紧固定;第二步调整夹具回转体的角度，根据该叶片的径向角度，按正弦原理计算出所需要的块规尺寸。计算公式为

式中，b 为块规尺寸;D 为定位销到回转圆心的距离;θ 为内径向面角度;b1为夹具没转角度时的块规值。

将选好的块规2 放入定位销3 和靠尺1 之间，通过转动调节螺杆22 使夹具回转体10 转动，当定位销3 和块规2 以及靠尺1 全部紧密接触后用螺栓固定夹具回转体10;第三步将液压泵的高压软管接头与夹具上的快换接头4 联接，把叶片放进定位梁11 上部的框形垫块里并确认准确定位后，把两个压圈8 及压块分别移到叶根部位和围带部位，按下液压泵开关的起动按钮，压力油通过接头进入液压缸20，使活塞向下升出并通过拉杆19 和压杆18 顶住压圈8 的底部，压圈跟着向下运动，从而使围带压块14 和根部压块15 压紧叶片。压紧后可以开动机床进行汽道背弧型面的加工，加工完成后按动液压泵开关的卸荷按钮，液压缸活塞复位，即松开工件。

5.结语

该夹具的设计满足了各种调节级动叶片背弧型面加工的基本条件，设计是合理的。夹具的创新设计在很大程度上提高了夹具性能，提高了加工效率，降低了成本，减轻了操作工人的劳动强度。