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叶片曲面定位夹具设计-设计论文 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:Forthestatorbladewithoutmargincastingusedinleafbodytypesurface,thispaperonlyprocessesthestationarybladearcdiamondtenonboardtoensuremutualpositionalaccuracyanddimensionalaccuracyofstationarybladeleafbodytypesurfaceandarcdiamondtenonboard,anddesignsspecialpositioningfixture,whichsolvesthelocatingproblemandclampingproblemofprocessingstationarybladearcdiamondtenonboard. 关键词 ：叶片；夹具；设计 Keywords:blade；fixture；design 中图分类号：TG75文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）21-0096-03 0引言 烟气轮机是供炼油厂使用的高效、节能的动力机械装备，是一种集新技术、新材料、新工艺于一身的高科技产品。静叶片是烟气轮机重要的零部件，材料为高温合金，它与静叶环组装后成为静叶组件，起到引导烟气，改变烟气的速度、方向和压力的作用，静叶片的气道型面由空间三维曲面构成，是烟气轮机制造过程中最难加工的零件之一。为保证用户对装备的高性能、可靠性以及工作寿命的要求，设计时对静叶片的材料选择、结构、制造精度提出很高的要求，其加工质量更直接关系到机组的工作性能。为保证制造质量,静叶片的气道型面采用无余量精密铸造，而与它相连接的圆弧菱形榫头板在加工中存在着如何定位和装夹的问题，只有设计专用工艺装备，以无余量精密铸造的气道型面为定位基准，采用菱形定位箱装夹的方法，加工圆弧菱形榫头板。用比较抽象的三维曲面作为定位基准并用菱形定位箱装夹是设计的难点。 1制造方案 从示意图中可知，静叶片由圆弧菱形榫头板和叶身型面两部分组成。圆弧菱形榫头板不仅有平面的加工还有圆弧面的加工。叶身型面构成气流通道，为提高能量转换效率，叶身型面首先符合气体动力学要求，而且还要满足结构强度和加工工艺的要求。由于静叶片采用型面纵向曲率变化较大的端弯与大扭角方式，型面加工要求测量的特征截面数量较多，各截面轮廓精度与位置精度要求严格，且靠近叶片根部的型线扭曲程度很大，产生部分不易加工的区域。采用以往叶片型面靠手工打磨抛光成型的传统加工方式已经不能满足叶片型面几何精度的要求，且目前采用五轴机床加工的难度也极大，出现“加工死角”，还严重影响加工效率。为此，叶身型面采用无余量精铸的制造工艺，解决了叶身型面不易加工的难题。而圆弧菱形榫头板的加工，又成为静叶片加工的另一难点。静叶片属于典型的异型零件，加工圆弧菱形榫头板没有合适的定位基准，无法装夹。利用静叶片叶身是无余量精铸型面的特质，改变以往加工是以圆弧菱形榫头板为基准的定位方案，采用基准转换到叶身型面的定位方法，解决这一问题。考虑到圆弧菱形榫头板的圆加工，需在静叶片毛坯上设计出一圆弧定位工艺头，在精铸叶片时将工艺头与叶片一并铸造成型。静叶片毛坯示意图如图2所示。 由此可见在静叶片毛坯示意图中叶身型面为无余量精铸，设计专用样板检查叶身每个截面的型线精度，保证其透光度小于0.13mm，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，加工后具有很高的表面硬度、韧性及强度，内部空腔截面