叶片型面数控加工变形控制夹具分析.pdf

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1、拦县主持i拄誊玲M／0／se叶片型面数控加工变形控制夹具分析中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司(辽宁110043)刘随建陈亚莉刘建伟李美荣航空发动机叶片型面因其薄壁弱刚性结构、复平面D、前端缘板端面进行定位和相关的压紧，杂空间曲面形状、材料切削性能差、轮廓与位置精使用设备后端回转轴上的顶尖对叶片后端端面顶尖度要求严格等特点，使得其加工即使采用先进的多孔进行顶紧。叶片加工为数控程序控制的螺旋回转轴加工设备和较好的刀具材料来进行加工，如果工铣削，加工轨迹如图3所示。艺措施不得当，依然不易获得满意的加工效率和加D工质量。其中加工所用夹具结构在保证获得满意的精密加工效果方面也起到至关重

2、要的作用。某种双轴颈叶片的加工因最初夹具结构上考虑的欠缺，使得叶片型面加工质量既存在装夹变形造图l叶片结构示意图C成的影响，也存在由于叶片刚性不足而受到切削力作用的变形影响，其中后一种情况的变形影响，会因为叶片材料切削加工性差，刀具易磨损现象的存在而更加不易控制，其不仅使叶片型面的加工难以④稳定地获得加工精度的保证，也限制了切削参数改变所带来的加工效率提高。为此，我们通过对叶片型面结构特点、几何精度要求和加工方式特点的综图2叶片型面加工形位精度要求示意图合分析，设计了合理的夹具结构，使叶片型面的加工既获得了满意的加工精度质量，同时也扫除了通过改变切削参数进行效率提升所存在的潜在障碍。一、夹

3、具结构因素产生问题分析1．产生的问题图3螺旋铣削走刀路径示意图某种双轴颈叶片结构如图1所示，由两端轴颈和缘板及中间型面三个主要部分组成，要加工的利用该种加工方式加工叶片型面存在的问题叶片型面结构具有三维空间曲面形状(见图1、图是，叶片型面中部区域在y方向有向一端偏移的现2)，型面的几何尺寸精度要求是保证自身的形状象，中部型面比较于两端型面有偏厚现象，叶片型精度和相对于叶片规定基准面的位置精度。面曲面外端较薄部位具有偏厚现象，其中型面偏厚由于叶片型面结构为空间三维曲面形式，其成现象随着单把刀具加工件数的增加而更加严重。以形加工选择五轴联动数控加工中心设备，叶片型面上现象的存在，使叶片型面加工

4、的精度保证稳定性最初的加工定位方式是，使用与设备前端回转轴联较差，单把刀具加工叶片数量受到极大限制，加工接的专用夹具，对叶片前端轴颈外圆表面、角向参数调整所决定的效率水平提高也受到较大限制。参蔼冷加工，：j_35针对以上现象存在，通过对叶片结构与材料性较强的规律性，在叶片型面几何精度要求比较严格能特点进行分析得出的判断是，叶片在加工时的定的情况下，其加工精度的保证非常困难。依据于程位压紧方式不合理，并且夹具结构在防止加工变形序的预变形控制加工，在很多情况下不能达到理想方面也欠缺考虑。为此，我们进行了相关的技术完效果。善和试验工作。二、夹具结构改进方案2．产生问题的原因1．装夹变形因素控制改

5、进思路方案(1)叶片装夹定位产生的变形影响叶片型依据叶片型面加工前装夹定位形式造成变形现面加工时，采用前端轴颈外圆表面抱紧方式进行定象的分析，考虑进行的改进是：将叶片后端轴颈端位，后端轴颈采用端面顶尖孔顶紧方式进行定位，面顶尖孔顶紧的定位压紧方式，改变为后端轴颈外由于叶片型面刚性较差，叶片顶紧力控制不当时，圆表面的定位压紧方式，该种压紧方式由于避免了容易造成叶片型面部位产生弹性弯曲变形现象，而型面部位对力的传递作用，从而避免了压紧力使叶叶片型面的加工也就成为了在弹性弯曲变形情况下身型面产生弹性弯曲变形的现象，这样也就使叶片的加工，假设叶片加工不存在其他现象的变形影型面加工所形成的位置精度不

6、受到压紧力的影响而响，则叶片型面在顶紧力存在情况下，其加工的型发生变化，从而消除了该因素所产生的叶片型面中面是合格状态的，但是在顶紧力撤除后，叶片的弹部偏移位置精度超差的现象。性弯曲变形消失，加工的叶片型面各处在自然状态下也就呈现出位置上的差异，由于叶片型面中部在2．加工切削力变形影响因素改进思路方案顶紧力作用下的弯曲变形程度最严重，因此该部位叶片型面在切削力影响下的变形现象，其主要在加工后产生的偏移程度最大，叶片型面中部也就原因是叶片型面部位在结构上具有薄壁性质，叶片常常会出现偏移位置精度超差的现象。材料具有使刀具易磨损的难加工性质，并且由于叶(2)叶片型面DN：r过程中产生切削力变形影

7、片的加工属于批量性DH_T_，大量叶片毛料提供的材响原因分析由于叶片型面属于薄壁性质，而叶片料性能与热处理后形成的材料加工性又有一定的差异，这样就使得叶片型面在每次加工和加工过程中材料又大多为难加工的钛合金和高温合金材料，切产生的切削力影响有较大的差异，加工的变形影响削力较大，叶片加工时处于较大的悬臂状态，切削加工时由于切削力的影响，叶片将产生回弹变形，也就比较复杂。综合上述现象分析，可以确定的控制叶片型面回弹变形在叶片