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(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司工裝制造廠，遼寧 沈陽 110043）

測(cè)具是測(cè)量工件結(jié)構(gòu)尺寸和相應(yīng)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(dòng)機(jī)零件的生產(chǎn)，需要大量的專用測(cè)具，以保證加工出合格的零件。目前我們?cè)O(shè)計(jì)的測(cè)具結(jié)構(gòu)沒有考慮結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性和進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度測(cè)算，導(dǎo)致測(cè)具結(jié)構(gòu)笨重。由于測(cè)具結(jié)構(gòu)笨重，測(cè)量時(shí)測(cè)具不能靈活的到達(dá)所要測(cè)量的位置，測(cè)量不穩(wěn)定，因此研究減輕測(cè)具重量，達(dá)到測(cè)量要求。

1 分析長(zhǎng)度尺寸測(cè)具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

機(jī)匣件，盤類零件的直徑測(cè)具和深度測(cè)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(zhǎng)度尺寸測(cè)具類的笨重問題。長(zhǎng)度尺寸測(cè)具共同特點(diǎn)是測(cè)量點(diǎn)在測(cè)具的兩端，中間測(cè)具主體部分是起到連接測(cè)量部分作用，將測(cè)具的主體材料改用碳纖維輕質(zhì)新材料，保證測(cè)具的重量輕，使用靈活，從根本上解決測(cè)具笨重的問題。

針對(duì)機(jī)匣和盤類零件使用比較多的外徑測(cè)具、內(nèi)徑測(cè)具進(jìn)行了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)不同測(cè)具的特點(diǎn)采取不同的減重方案，并對(duì)測(cè)具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。測(cè)具主體采用碳纖維復(fù)合材料代替45號(hào)結(jié)構(gòu)鋼，減輕測(cè)具重量，并實(shí)際應(yīng)用到工裝設(shè)計(jì)中，達(dá)到測(cè)具減重40%。

2 碳纖維應(yīng)用外徑測(cè)具

直線尺寸測(cè)具可分為內(nèi)徑測(cè)具、外徑測(cè)具等，通用直徑測(cè)具主要用來測(cè)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(diǎn)是直線尺寸范圍大，測(cè)量空間大，一般的情況下，測(cè)量的軸向定位是零件的端面。對(duì)此類測(cè)具的改進(jìn)主要是減輕測(cè)量主體。目前普遍采用45，T8等結(jié)構(gòu)鋼作為長(zhǎng)度尺寸測(cè)具的主要橫梁材料，測(cè)具笨重，易將造成薄壁零件壓變形，使用不方便，測(cè)量不準(zhǔn)確。為減輕測(cè)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(chǎng)調(diào)研，研制圓形碳纖維材料，作為測(cè)具主體的橫梁。

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

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

3 碳纖維應(yīng)用內(nèi)徑測(cè)具

檢測(cè)薄壁機(jī)匣零件內(nèi)圓錐面直徑1000mm，由于機(jī)匣薄壁件，測(cè)量?jī)?nèi)徑尺寸使用杠桿測(cè)量結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)碳纖維兩端通過圓柱銷膠粘長(zhǎng)方體。制造時(shí)，保證兩端長(zhǎng)方體四個(gè)面分別平行，長(zhǎng)方體四個(gè)面作為加工的定位基準(zhǔn)面，定位壓緊兩端長(zhǎng)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(zhǎng)方體兩側(cè)定位面為基準(zhǔn)，進(jìn)行測(cè)量銷和表架的組合加工。測(cè)具結(jié)構(gòu)整體重量約1.5kg，通常設(shè)計(jì)的檢測(cè)1m的直徑測(cè)具可達(dá)到5kg，測(cè)具重量減輕2/3，測(cè)具測(cè)量使用輕巧，操作方便，避免將零件壓變形，實(shí)現(xiàn)了碳纖維材料在測(cè)具上應(yīng)用。

圖1

圖2

結(jié)語

碳纖維復(fù)合材料具有較高的比強(qiáng)度和很高的比模量，與傳統(tǒng)金屬材料相比，質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，韌度高，碳纖維復(fù)合新材料應(yīng)用到工裝設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)測(cè)具的過程中，要有合理的結(jié)構(gòu)，又要考慮測(cè)具的制造工藝性，以保證測(cè)具的輕便、靈巧，解決了航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤類、機(jī)匣類重要零件，大長(zhǎng)度尺寸測(cè)具笨重的瓶頸問題，測(cè)量方便、準(zhǔn)確，碳纖維材料測(cè)具結(jié)構(gòu)可推廣應(yīng)用，減輕了測(cè)具重量，提高盤類、機(jī)匣類零件的檢測(cè)質(zhì)量。

[1]馮麗萍.公差配合與技術(shù)測(cè)量[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2]《航空工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組.航空工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1978.