航空發(fā)動機壓氣機葉片工裝標(biāo)準化

1、航空發(fā)動機壓氣機葉片工裝標(biāo)準化發(fā)表時間:2006-12-3 云守軍來源:e-works關(guān)鍵字:葉片工裝標(biāo)準化本文詳細論述了航空發(fā)動機壓氣機葉片工裝標(biāo)準化的思路,以典型葉片工裝結(jié)構(gòu)為例介紹一些常用標(biāo)準化方法,通過標(biāo)準化來實現(xiàn)縮短工裝設(shè)計制造周期,降低成本。一. 前言我公司是從事航空發(fā)動機壓氣機葉片(以下簡稱葉片精密鍛造和機械加工的專業(yè)廠家,產(chǎn)品工藝主要特點是:葉身、緣板無余量精鍛,機械加工葉片的安裝等部位。這過程中,幾乎各個工序都要使用專用工裝來加工和檢測,工裝設(shè)計的合理性、工裝制造的精度直接決定能否研制出合格的葉片。葉片工裝種類多,數(shù)量大,空間角度多,設(shè)計制造技術(shù)難度大,周期長,常常不能滿足研

2、制周期的要求,大量工裝現(xiàn)場存放管理維護費時費力。為緩解這些壓力,我們適時對葉片工裝進行了大量的標(biāo)準化工作,明顯提高了設(shè)計效率,縮短了制造周期。二. 工裝結(jié)構(gòu)的標(biāo)準化完成某一工藝功能的葉片工裝往往有多種常用典型結(jié)構(gòu),仔細分析它們的共性、個性、各方面優(yōu)缺點,找出規(guī)律性,綜合工藝及現(xiàn)場操作人員的意見,依據(jù)標(biāo)準化原則,視不同情況將結(jié)構(gòu)進行簡化、統(tǒng)一化、系列化、通用化、組合化。葉片的形狀不規(guī)則性導(dǎo)致工裝多數(shù)采用空間點、型線或型面來定位夾緊,這部分尺寸、結(jié)構(gòu)變化較大,要完全標(biāo)準化不太現(xiàn)實;但除此之外的其它零部件結(jié)構(gòu)卻有很多共性,經(jīng)過對比篩選,可找出一般規(guī)律將它們不同程度的標(biāo)準化。我們對預(yù)終鍛模、切邊/葉尖

3、模、進排氣邊銑削夾具、澆鑄夾具、榫頭銑削/拉削/磨削夾具、鍛造緣板高度測具、榫頭三坐標(biāo)測具、投影測具、葉根最大輪廓過規(guī)、葉尖長度測具等工裝進行了標(biāo)準化,下面將就一些實例具體介紹。 圖1 轉(zhuǎn)子葉片澆鑄夾具2.1 澆鑄夾具的標(biāo)準化首先,統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。澆鑄夾具有立式、臥式兩種結(jié)構(gòu),由于立式結(jié)構(gòu)體積較大,密封效果不太好,操作也不太方便,而臥式結(jié)構(gòu)則相對較好,產(chǎn)品質(zhì)量也較穩(wěn)定,最終把臥式結(jié)構(gòu)的澆鑄夾具確定為標(biāo)準結(jié)構(gòu)。見圖1所示。 圖2 澆鑄夾具底座其次,簡化結(jié)構(gòu)。將這種結(jié)構(gòu)拆分為三部分:底座部分,完成傳動夾緊功能,見圖2;主體部分,實現(xiàn)定位及成型澆鑄塊功能,見圖3;澆鑄塊部分,實現(xiàn)與其它工裝關(guān)聯(lián),見圖4。拆

4、分后,原來復(fù)雜的結(jié)構(gòu)衍變?yōu)橄鄬唵蔚娜齻€獨立子模塊。 圖3 澆鑄夾具專用部分 圖4 澆鑄塊接下來系列化澆鑄塊外形尺寸。主要是指轉(zhuǎn)子葉片,而靜子葉片一般是采用車削工藝,用車床軟爪直接夾持,不用過多考慮它的大小。以前,幾乎每個葉片都有獨特尺寸的澆鑄塊,存在很多弊端。通過對葉片鍛造毛坯尺寸分析分類,簡化其結(jié)構(gòu),基本確定為圖4結(jié)構(gòu),最終確定了三種外形截面尺寸系列:30cm x 45cm;50cm x 70cm;70cm x 100cm。其適用于公司目前所有的轉(zhuǎn)子葉片。這樣做的優(yōu)點將在下述及下一節(jié)2中體現(xiàn)出來。圖5 靜子葉片澆鑄夾具最后,通用底座。轉(zhuǎn)子葉片澆鑄夾具(見圖2、靜子葉片澆鑄夾具(見圖5有各自

5、的結(jié)構(gòu)特點,仔細研究后發(fā)現(xiàn)它們的底座結(jié)構(gòu)都差不太多,僅導(dǎo)軌行程差別比較大,完全可以通用化。經(jīng)過綜合,重新設(shè)計通用底座(見圖6,在這個結(jié)構(gòu)中增加了調(diào)整塊(件6件7以適應(yīng)澆鑄塊的三種系列。 圖6 澆鑄夾具通用底座底座通用,澆鑄塊系列化,在新葉片設(shè)計中,將采取組合化設(shè)計,根據(jù)葉片大小先確定一種澆鑄塊系列,再設(shè)計主體(專用部分即可,設(shè)計工作量能減少三分之一,制造工作量能減少五分之二。澆鑄夾具是葉片機加工藝中最重要的一項工裝,涉及面廣,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計制造難度大。我們最早從其著手,綜合運用了簡化、統(tǒng)一化、系列化、通用化、組合化等方法,對澆鑄夾具進行標(biāo)準化,取得了非常好的效果。2.2 澆鑄塊周邊工裝的標(biāo)準化

6、由于澆鑄塊尺寸的系列化,給與澆鑄塊相關(guān)的工裝標(biāo)準化系列化帶來可能,如銑榫頭夾具、拉榫頭夾具、帶澆鑄塊三坐標(biāo)檢榫頭測具、帶澆鑄塊投影測具等。標(biāo)準化方法很簡單,針對三種系列澆鑄塊尺寸,分別設(shè)計與其尺寸相對應(yīng)的三種系列標(biāo)準工裝。選用方法:當(dāng)新的項目啟動后,根據(jù)葉片形狀,先確定澆鑄塊系列型號,再從上述四種測、夾具中選出與澆鑄塊相對應(yīng)的型號,使用者根據(jù)型號從庫房中領(lǐng)取。以30cm x 45cm澆鑄塊為例進行說明。圖7為銑削夾具,一般情況可通用。圖7 通用銑削夾具 圖8 通用三坐標(biāo)測榫頭和投影測具圖8為一測具,同時具有帶澆鑄塊三坐標(biāo)檢榫頭和投影兩種功能。對于使用三坐標(biāo)檢榫頭,一般情況可通用;對于投影,如果

7、只投影榫齒方向,則一般情況可通用,如果還要投影端面方向,僅需臨時設(shè)計制造一個專用角度塊,連接到底板上即可。圖9為四工位拉削夾具中精拉榫齒的夾具示意圖,僅需臨時設(shè)計制造一個專用輔助定位塊(件1、一個專用輔助夾緊塊(件2。 圖9 拉削夾具示意圖這四種測夾具的系列標(biāo)準化,一定程度上緩解了設(shè)計的壓力,也使得加工工作量減少八成以上,收效相當(dāng)明顯。2.3 工裝底座標(biāo)準化設(shè)計中發(fā)現(xiàn),許多同類工裝,其底座的相近程度很高,完全可以將其抽取出來,設(shè)計成通用底座,形成標(biāo)準。目前,我們已經(jīng)通用的底座有:葉尖長度測具底座、緣板高度測具底座、進排氣邊銑削夾具底座、彎扭測具底座、葉型厚度測具底座、標(biāo)刻夾具底座、葉型(榫頭三

8、坐標(biāo)測具底座等十余種,對于新的葉片,僅需設(shè)計專用的定位夾持部分即可,由制造者將新制零件裝配到通用底座上,大大減少了設(shè)計工作量和制造的零件數(shù)量。下面簡單介紹其中幾種的結(jié)構(gòu)。圖10是針對大圓弧半徑設(shè)計的葉尖長度測具底座,需設(shè)計專用的定位夾持部分。 圖10 大圓弧半徑葉尖長度測具通用底座圖11是針對小圓弧半徑設(shè)計的葉尖長度測具通用底座,需設(shè)計專用的定位夾持部分。 圖11 小圓弧半徑葉尖長度測具通用底座圖 12 仿型法緣板高度測具通用底座 圖 12 是針對葉片緣板為圓弧設(shè)計的、采用仿型法測量緣板高度的測具通用底 座，需設(shè)計專用的定位塊、夾持臂和仿型基準塊。 圖 13 進排氣邊銑削夾具通用底座 圖 13

9、 是進排氣邊銑削夾具通用底座，需設(shè)計專用的定位塊、夾持臂。 2.4 系列化 系列化是縮短設(shè)計制造周期行之有效的方法。 除了對一些典型常用零部件如 V 型塊等進行大量的系列化和上述提到的澆鑄塊系列化工作外， 葉根最大輪廓過規(guī) 毛坯也可被系列化。 葉根最大輪廓過規(guī)（見圖 14 上側(cè)）是檢測中使用頻率較高的測具，精度高， 磨損快，磨損后需要及時補定，周期最快也得兩周，對生產(chǎn)影響很大。 根據(jù)葉片榫頭尺寸大小，將葉根最大輪廓過規(guī)的外方尺寸劃分為三個規(guī)格： 60cmX50cm；50cmX40cm；40cmX30cm，設(shè)計毛坯圖紙（見圖 14 下側(cè)） ，提前備 料，坯料被淬硬。 設(shè)計時從這三個規(guī)格中選一種作

10、為外型輪廓，再設(shè)計其它部分，制造時從相 應(yīng)的毛坯上切上一塊兒，只需切出相應(yīng)的內(nèi)輪廓即可。 圖 14 葉根最大輪廓過規(guī) 這個看似簡單的工作卻數(shù)倍縮短制造周期，使得制造一個過規(guī)僅需幾個小時。 2.5 工裝部件通用化 對工裝中某些頻繁重復(fù)使用的部件結(jié)構(gòu)進行標(biāo)準化可行性分析，抽取出較通 用的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計成通用件，形成標(biāo)準。這類標(biāo)準化工作中，較成功的是對各種 表塊的通用化。如仿型緣板高度測具表塊（見圖 15 ） 、進排氣邊厚度表塊、進 排氣邊位置表塊、 各種平面測量表塊等， 在引用其的圖紙技術(shù)要求中直接注上“與 標(biāo)準表塊 XX-XXXXX 同時使用”，使用者直接從庫房領(lǐng)取。 圖 15 仿型緣板高度測具表

11、塊 上述標(biāo)準化工作之后，收效明顯，在新的產(chǎn)品項目中，設(shè)計量減少了 25%， 制造工作量能減少 35%。 葉片工裝標(biāo)準化實施有兩個前提：對設(shè)計員來說，運用他的經(jīng)驗從一類工裝 中總結(jié)內(nèi)在規(guī)律，提取出具有共性的標(biāo)準部件，并在日后的工作中積極選用；對 公司來說，要有足夠的資金、魄力提前采購。 三. 完善企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準 設(shè)計過程中，會頻繁用到各種壓緊機構(gòu)、導(dǎo)軌、汽缸、油缸、傳感器、手柄、 工藝球、各種油汽路附件，以及其它一些零部件或機構(gòu)等等，種類龐雜，它們都 可以通過各種渠道直接采購到。設(shè)計者可以自行設(shè)計這些零部件，但這增加了工 裝設(shè)計、制造的工作量，延長了周期；也可以從各種設(shè)計手冊或國標(biāo)及各種行業(yè) 標(biāo)準

12、中選取，設(shè)計周期較短，通過這種方法選出的零件，許多在市場（直接）采 購不到，需要工裝制造者自行制造，無形中增加了制造零件的數(shù)量。 我們利用國際互聯(lián)網(wǎng)及參加展覽會等各種機會，尋找相關(guān)標(biāo)準件供應(yīng)商，與 其交流技術(shù)，索要產(chǎn)品樣本以備選用，他們中的決大多數(shù)服務(wù)不錯，不但能幫助 解決選用使用中的技術(shù)問題，很多還能隨時送貨上門。減少了設(shè)計者繪圖時間及 工裝制造者直接加工零件數(shù)量，大大縮短設(shè)計制造周期。 產(chǎn)品樣本信息量大，翻閱費事費力，日常設(shè)計中使用頻率高的也只是極少一 部分，那么把常用部分提出來匯編成企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準，這些標(biāo)準件可提前采購或訂 購工裝的同時訂購。 并把前面標(biāo)準化論題中談到的自行建立的各種標(biāo)準一并匯總 到企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準中去。這樣，檢索、引用、訂購非常省時方便。 BTL 公司 26-03 標(biāo)準， 公司 TDS 標(biāo)準， RR 都是按照上述原則建立的很不錯的企 業(yè)內(nèi)部標(biāo)準，使用相當(dāng)方便。 四. 建立三維電子標(biāo)準圖庫 目前，針對各種常用 CAD 軟件，市場上都能夠買到國標(biāo)及一些行業(yè)標(biāo)準的三 維電子標(biāo)準件圖庫，價格昂貴不說，安裝到計算機上之后，系統(tǒng)龐大，可供葉片 工裝設(shè)計員從中選用的標(biāo)準件卻并不多，浪費資源，很不實用。 設(shè)計者可利用項目間的空閑階段，