杭州汽輪機股份有限公司 (浙江 310022) 李榮慶 葉麗偉 孟慶欣

為適應(yīng)汽輪機調(diào)節(jié)級動葉片背弧型面的加工需要，我公司自主設(shè)計了銑葉片背弧型面的可調(diào)整液壓夾具，這種夾具除剛性好、夾緊安全和可靠外，還具有裝卸迅速、工作效率高和操作方便省力等特點，其具體情況如下。

1.調(diào)節(jié)級動葉片結(jié)構(gòu)特點及型面技術(shù)要求

調(diào)節(jié)級動葉片如圖1 所示。其結(jié)構(gòu)形式為:叉型葉根、葉片汽道為直葉型(等截面)和整體圍帶。葉片的長度尺寸、寬度尺寸、葉型的位置尺寸、厚度等尺寸、內(nèi)徑向角度及安裝角度因葉片種類的不同會有變化，汽道型面因葉片種類不同也會有變化，葉片的內(nèi)徑向角度θ 變化比較多，但是不會超過4°，汽道的幾何精度和位置精度都有比較高的要求。

圖1

2.夾具的設(shè)計

為適應(yīng)調(diào)節(jié)級動葉片因種類不同，相關(guān)尺寸和徑向角度變化較多的特點，夾具的設(shè)計應(yīng)考慮在長度、寬度和內(nèi)徑向角度方面能夠調(diào)整，定位墊塊采用框架式，應(yīng)根據(jù)葉片的種類分別設(shè)計，供不同的葉片使用，夾具設(shè)計應(yīng)考慮葉片的裝夾要方便、快速、省力，定位要可靠，夾具角度的調(diào)整既要方便還要保證精確度，角度調(diào)整范圍不要過大，在±2°范圍內(nèi)。夾具底座與夾具回轉(zhuǎn)體的接觸面采用弧形配合，采用螺桿和螺母十字接頭聯(lián)接，使夾具回轉(zhuǎn)體圍繞夾具圓心旋轉(zhuǎn)，角度的調(diào)整按正弦原理設(shè)計，定位銷到回轉(zhuǎn)體中心數(shù)值和定位銷中心到靠尺接觸面都為整數(shù)，以方便計算塊規(guī)的數(shù)值，這種方法能夠滿足葉片所需要的徑向角度。夾具采用液壓夾緊，以提高裝夾效率和減輕操作工的勞動強度。夾具的設(shè)計要考慮自身的可靠性，在使用過程中要能夠確保葉片型面加工的幾何精度和位置精度。

3.工作原理

(1)夾具的基本結(jié)構(gòu)及特點(見圖2):該夾具為單件裝夾夾具，根據(jù)工藝要求選用與該品種調(diào)節(jié)級葉片相適應(yīng)的圍帶墊塊12 和根部墊塊17 備用，把選好的墊塊安裝在定位梁11 上部的定位槽里，尺寸距離按葉片尺寸B 進行調(diào)整，距離調(diào)好后用螺釘固定。夾具回轉(zhuǎn)體10 按葉片徑向角度進行調(diào)整，定位梁11 的上部表面已制造出2°的角度，該角度是內(nèi)徑向面角度θ 的平均值，因此夾具回轉(zhuǎn)體10 需要轉(zhuǎn)動的范圍比較小。夾具回轉(zhuǎn)體10 通過調(diào)節(jié)螺桿22 和螺母十字接頭21 可作適當旋轉(zhuǎn)，并通過墊圈和螺栓固定在夾具底座9 上。夾具回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動范圍為±2°，目前可以滿足葉片內(nèi)徑向面角度θ 在1°～4°之間角度變化的需要。

圖2

(2)夾具的液壓部件及壓緊方式:該夾具選用的是空心液壓缸20，工作壓力約2500 N/cm2，活塞面積為14.7 cm2，壓緊力為36750 N，使用時還可以通過液壓泵來調(diào)節(jié)工作壓力的大小。拉桿19 裝入空心液壓缸20 活塞的孔里并通過螺母固定，壓桿18 與拉桿19 以及圓柱銷6 聯(lián)接在一起，當液壓缸20 工作時，活塞向下升出帶動拉桿19 和壓桿18 還有壓圈8以及圍帶壓塊14 和根部壓塊15 一起向下運動將葉片壓緊。

(3)葉片的定位方式(見圖2):定位梁11 裝入夾具回轉(zhuǎn)體10 上部兩端的定位槽里并通過內(nèi)六角頭螺釘固定，圍帶墊塊12 和根部墊塊17 裝入定位梁11 上部的定位槽里，并通過T 形滑塊7 用內(nèi)六角頭螺釘固定，將葉片內(nèi)徑向面朝下裝入前后兩個方框形狀的墊塊里，葉片內(nèi)徑向面與墊塊上部表面接觸，葉根前端面與裝在根部墊塊17 里的定位銷16 外圓表面接觸。

4.夾具應(yīng)用

將夾具固定在數(shù)控機床工作臺上，第一步將選好的墊塊裝入定位梁11 上部的定位槽里并調(diào)整好墊塊之間的距離，然后用螺釘固定，把圍帶壓塊14 和根部壓塊15 裝在壓圈上部用螺釘固定，圍帶壓塊14上的緊定螺釘13 作適當?shù)恼{(diào)整，然后用螺母擰緊固定;第二步調(diào)整夾具回轉(zhuǎn)體的角度，根據(jù)該葉片的徑向角度，按正弦原理計算出所需要的塊規(guī)尺寸。計算公式為

式中，b 為塊規(guī)尺寸;D 為定位銷到回轉(zhuǎn)圓心的距離;θ 為內(nèi)徑向面角度;b1為夾具沒轉(zhuǎn)角度時的塊規(guī)值。

將選好的塊規(guī)2 放入定位銷3 和靠尺1 之間，通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺桿22 使夾具回轉(zhuǎn)體10 轉(zhuǎn)動，當定位銷3 和塊規(guī)2 以及靠尺1 全部緊密接觸后用螺栓固定夾具回轉(zhuǎn)體10;第三步將液壓泵的高壓軟管接頭與夾具上的快換接頭4 聯(lián)接，把葉片放進定位梁11 上部的框形墊塊里并確認準確定位后，把兩個壓圈8 及壓塊分別移到葉根部位和圍帶部位，按下液壓泵開關(guān)的起動按鈕，壓力油通過接頭進入液壓缸20，使活塞向下升出并通過拉桿19 和壓桿18 頂住壓圈8 的底部，壓圈跟著向下運動，從而使圍帶壓塊14 和根部壓塊15 壓緊葉片。壓緊后可以開動機床進行汽道背弧型面的加工，加工完成后按動液壓泵開關(guān)的卸荷按鈕，液壓缸活塞復(fù)位，即松開工件。

5.結(jié)語

該夾具的設(shè)計滿足了各種調(diào)節(jié)級動葉片背弧型面加工的基本條件，設(shè)計是合理的。夾具的創(chuàng)新設(shè)計在很大程度上提高了夾具性能，提高了加工效率，降低了成本，減輕了操作工人的勞動強度。