大尺寸測量裝置減重問題研究

宋慧軍 李 贊 錢寶娟 車宏亮 劉 昕

（中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司工裝制造廠，遼寧 沈陽 110043）

測具是測量工件結(jié)構(gòu)尺寸和相應技術(shù)條件的工具，在零件的生產(chǎn)中起著重要的作用，直接影響工件的加工質(zhì)量和產(chǎn)品的生產(chǎn)的效率，特別是航空發(fā)動機零件的生產(chǎn)，需要大量的專用測具，以保證加工出合格的零件。目前我們設計的測具結(jié)構(gòu)沒有考慮結(jié)構(gòu)的適應性和進行相應的強度測算，導致測具結(jié)構(gòu)笨重。由于測具結(jié)構(gòu)笨重，測量時測具不能靈活的到達所要測量的位置，測量不穩(wěn)定，因此研究減輕測具重量，達到測量要求。

1 分析長度尺寸測具結(jié)構(gòu)特點

機匣件，盤類零件的直徑測具和深度測具，其結(jié)構(gòu)尺寸大，要求有較好的剛性，主要是研究解決長度尺寸測具類的笨重問題。長度尺寸測具共同特點是測量點在測具的兩端，中間測具主體部分是起到連接測量部分作用，將測具的主體材料改用碳纖維輕質(zhì)新材料，保證測具的重量輕，使用靈活，從根本上解決測具笨重的問題。

針對機匣和盤類零件使用比較多的外徑測具、內(nèi)徑測具進行了相應的結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)不同測具的特點采取不同的減重方案，并對測具的結(jié)構(gòu)進行改進和優(yōu)化，結(jié)合生產(chǎn)實際，進行了實際應用。測具主體采用碳纖維復合材料代替45號結(jié)構(gòu)鋼，減輕測具重量，并實際應用到工裝設計中，達到測具減重40%。

2 碳纖維應用外徑測具

直線尺寸測具可分為內(nèi)徑測具、外徑測具等，通用直徑測具主要用來測量盤類、軸類等各類圓周回轉(zhuǎn)體零件的直徑方向尺寸，特點是直線尺寸范圍大，測量空間大，一般的情況下，測量的軸向定位是零件的端面。對此類測具的改進主要是減輕測量主體。目前普遍采用45，T8等結(jié)構(gòu)鋼作為長度尺寸測具的主要橫梁材料，測具笨重，易將造成薄壁零件壓變形，使用不方便，測量不準確。為減輕測具的重量，研究采用輕質(zhì)材料代替45結(jié)構(gòu)鋼，通過市場調(diào)研，研制圓形碳纖維材料，作為測具主體的橫梁。

研究設計碳纖維材料應用到工裝設計中，測具采用圓形的碳纖維作為測具橫梁，解決葉片焊接組合件在立車狀態(tài)下，測量葉片外圓1m的直徑尺寸，將圓形的碳纖維兩端膠粘45號鋼軸銷。1為碳纖維測具橫梁，外徑φ40，內(nèi)徑φ35，長900mm，No.2為45號鋼軸銷，碳纖維兩端與軸銷No.2緊配合，并牢固膠粘，實現(xiàn)碳纖維管與測具鋼件的聯(lián)接。

測具兩端的測量支座通過圓柱銷與碳纖維兩端的軸銷No.2連接，測量支座的底面組合裝配保證平面度，左端測量支座一端連接固定測量銷，右端測量支座裝有百分表，測具結(jié)構(gòu)實現(xiàn)直徑尺寸測量，（如圖1所示）該結(jié)構(gòu)與45鋼橫梁相比，減輕測具的重量60%。

3 碳纖維應用內(nèi)徑測具

檢測薄壁機匣零件內(nèi)圓錐面直徑1000mm，由于機匣薄壁件，測量內(nèi)徑尺寸使用杠桿測量結(jié)構(gòu)。設計時碳纖維兩端通過圓柱銷膠粘長方體。制造時，保證兩端長方體四個面分別平行，長方體四個面作為加工的定位基準面，定位壓緊兩端長方體，保證碳纖維兩端的軸銷、與杠桿配合表面和螺釘孔加工，解決碳纖維無法壓緊問題。

以長方體兩側(cè)定位面為基準，進行測量銷和表架的組合加工。測具結(jié)構(gòu)整體重量約1.5kg，通常設計的檢測1m的直徑測具可達到5kg，測具重量減輕2/3，測具測量使用輕巧，操作方便，避免將零件壓變形，實現(xiàn)了碳纖維材料在測具上應用。

圖1

圖2

結(jié)語

碳纖維復合材料具有較高的比強度和很高的比模量，與傳統(tǒng)金屬材料相比，質(zhì)量輕，強度高，韌度高，碳纖維復合新材料應用到工裝設計中，在設計測具的過程中，要有合理的結(jié)構(gòu)，又要考慮測具的制造工藝性，以保證測具的輕便、靈巧，解決了航空發(fā)動機盤類、機匣類重要零件，大長度尺寸測具笨重的瓶頸問題，測量方便、準確，碳纖維材料測具結(jié)構(gòu)可推廣應用，減輕了測具重量，提高盤類、機匣類零件的檢測質(zhì)量。

[1]馮麗萍.公差配合與技術(shù)測量[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2]《航空工藝裝備設計手冊》編寫組.航空工藝裝備設計手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，1978.