薄壁叶片精密加工装夹方案设计与优化

李继博 张定华 吴宝海 刘维伟

西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，西安，710072

0 引言

航空发动机叶片为典型的薄壁结构零件，一般都具有壁薄、刚性差、精度要求高等特点，其加工工艺性差，在切削力、夹紧力、切削热等因素的影响下，易发生加工变形，造成加工精度的损失。因此，控制加工变形是保证薄壁叶片数控加工质量的关键。对薄壁件变形控制的研究，一般从调整切削参数、修正刀具轨迹、优选刀具、改进装夹方案、改进毛坯的结构工艺性和使用高精度机床等方 面 入 手［1－2］，改 进 装 夹 方 案 是 其 中 的 重要一项。

目前，国内外学者对装夹误差的研究主要集中在两个方面，一是最小装夹力的计算，二是最佳装夹顺序的规划［3］。前者从合理设置装夹力大小的角度解决问题［4］，后者则通过设计合理的装夹顺序来实现工件的准确定位［5］。关于装夹方式和预载荷对工件变形的影响的研究较少。

对于加工精度要求较高的叶片类零件，通过优化装夹方案来减小工件的弹性变形是提高加工精度的重要途径。本文对航空发动机叶片加工中常用的装夹方案进行了研究，给出了装夹方式和预载荷对叶片加工变形的影响规律。

1 叶片结构特点及其简化模型

叶片类零件一般具有结构复杂、加工精度要求高、加工难度大等特点。图1a所示为典型叶片的结构，截面形状相当复杂，与变形相关的惯性积、惯性矩等参数不能通过简单的代数运算获得，只有采用数值积分的方法精确计算［6］。……