摘要：针对水轮机模型装置中的活动导叶的加工需要，设计了一种专用工装夹具，主要加工导叶的叶型曲面，并设计成可调胎具，通过更换变径套，增加了加工范围。该夹具结构设计合理，提高了加工能力。

      关键词：夹具；活动导叶；水轮机模型；编程

      1 引言

      模型水轮机是为了解真机的水力性能而制作的与真机的通流部分（包括蜗壳与尾水管）几何相似的水轮机装置，供在水轮机模型试验台上试验之用。导叶是装设在反击式水轮机转轮前方，沿圆周方向均匀分布，可转动调节的叶片，用来引导与截断水流和调节通过水轮机的流量。水轮机导叶分为固定导叶和活动导叶，水轮机模型装置中的活动导叶大多为两端轴定位结构，为加工其曲面的叶型，一般采用装夹两轴的方式加工。

       2 加工工艺分析

      活动导叶如图1 所示，材料为黄铜。在此重点探讨针对该零件导叶叶型曲面的加工，工件毛坯为数控割下料中字型铜板，单边余量约为5mm，数控车削该工件两端定位轴外圆尺寸，小轴长短留有余量，避免加工叶型时的过切。叶型长短也精加工到尺寸，数控卧式加工中心加工导叶叶型曲面，用R 铣刀定轴粗铣正反两侧去余量，用棒铣刀四轴联动精加工叶型。后序其他尺寸由钳工和普车完成，在此不赘述。

       3 夹具工作原理

      根据装夹导叶两端大小轴所设计的这套夹具如图2 所示。加工时底座Ⅰ被压紧固定在工作台上，通过底座Ⅰ和底座Ⅱ的把合，压紧变径套Ⅰ，变径套Ⅰ用线切割加工出2mm 宽的槽，通过弹性收缩定位导叶大轴直径和圆周方向。支套4 起到支撑导叶5 下端面的作用。底座支撑拖板，拖住导柱，定位横梁7，横梁7 中部也加工出槽，通过把紧顶丝，实现弹性变形，压紧变径套Ⅱ（见图5），同理变径套Ⅱ和变径套Ⅰ一样，从而定位导叶小轴直径和圆周方向。至此，导叶的六个自由度全部被限制，通过改变变径套Ⅰ的内径尺寸，就可以实现对不同轴颈导叶的加工，扩大了加工范围。也有个别模型中活动导叶没有小轴，当导叶高度低于50～60mm 时，可以不用装配横梁、导柱、变径套Ⅱ，经实际加工测试，亦可满足加工需要。该类胎具同样可应用到一端或两端有定位轴或工艺轴的其他零件加工中，轴颈尺寸相近即可，具有很大的通用型和实用性。

       4 加工程序编制

      采用NX 软件来编制加工程序，首先第一步是建立数学模型，然后进入加工模块，创建多轴铣削程序mill_multi-axis，加工该导叶需要编制3 个程序：铣叶型，进水边，出水边。分别设置其几何体、指定部件、指定检查、刀轴驱动方式等。生成刀轨，3D 仿真，检验刀路，注意在仿真过程中针对产生过切的刀路进行调整，通过设置检查和非切削移动类型及参数来实现对工件和胎具的避让。应用后处理，产生四轴卧式加工中心需要的指定格式程序，编制好的刀路见图6。

      5 结语

      本文介绍的这种可调胎具装夹原理简单，零件重复定位精度高，通用性强，已在我车间成功应用，已加工了数套不同尺寸的活动导叶模型，并且也应用于其他的带轴类异形件的加工。