一種可換定位活塊夾具的研制

李瑩　楊平

摘 要：環(huán)形件研制中，許多零件不使用夾具直接裝夾在機(jī)床工作臺上切削，這種加工方式特別不適合剛性差的中大型薄壁環(huán)形機(jī)匣。采用組合工裝雖然能解決定位問題，但組合夾具，定位結(jié)構(gòu)剛性差，薄壁機(jī)匣的精度保證困難?？蓳Q定位活塊夾具采用扇形面活塊定位，配合夾具底座多種規(guī)格的定位安裝孔，根據(jù)零件定位尺寸配做定位塊，可以滿足一定范圍弧面定位的環(huán)形件的加工需求。

關(guān)鍵詞：薄壁環(huán)機(jī)匣；定位活塊夾具；可換定位塊；精密定位；成組加工

中圖分類號：TG751 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

航空發(fā)動機(jī)薄壁環(huán)形機(jī)匣的尺寸偏大，所需工裝制造的難度大，成本高、周期長?，F(xiàn)場在沒有夾具的情況下將機(jī)匣直接裝夾于工作臺上找正加工。這樣的方式定位不穩(wěn)，裝夾力大，加工中容易發(fā)生零件竄動。組合夾具依靠有限的幾個圓柱銷擬合成回轉(zhuǎn)定位面，定位面積小，剛性差。所以，為了適應(yīng)研制和小批生產(chǎn)的質(zhì)量需求，設(shè)計(jì)制造一種即可適應(yīng)多規(guī)格薄壁環(huán)形件加工，又能保證零件穩(wěn)定加工的柔性夾具。

1 研究指標(biāo)及內(nèi)容

可換定位活塊夾具，定位塊可拆卸，可根據(jù)不同定位尺寸選擇。定位尺寸多規(guī)格，適用于多種直徑尺寸的內(nèi)外圓定位，縮短夾具制造的周期，降低工裝成本。

2 結(jié)構(gòu)方案及誤差分析

2.1夾具總體結(jié)構(gòu)方案

可換定位活塊夾具主要由夾具底座和定位活塊組成。定位活塊通過定位銷軸和耐磨襯套安裝于夾具底座上。某一尺寸的定位活塊安裝于底座的某位置孔上可以實(shí)現(xiàn)一種規(guī)格環(huán)形機(jī)匣定位。

2.2各部分主要組成零件

2.2.1夾具底座

夾具的底座為45號淬火鋼，規(guī)格為直徑Φ950×Φ400mm×70mm。底座定位端面有定位塊安裝孔系，80孔按8組均布，每組2列。每組10孔分5層，距離為80 mm，每層安裝孔間距為30mm，夾具徑向上的定位范圍在Φ550-Φ850mm，滿足多數(shù)中等規(guī)格機(jī)匣件定位。定位塊安裝孔的尺寸Φ230+0.023 ，位置度0.01。底座上端定位面還分布有16條T型鍵槽，與定位孔系間隔均布，用以安裝壓緊裝置。底座安裝面具有好的平面狀態(tài)，為夾具組件的軸向基準(zhǔn)。

2.2.2定位活塊

扇形結(jié)構(gòu)的定位活塊，扇形弧面與機(jī)匣零件的定位面貼合，定位面較長，按Φ800mm左右的圓弧長計(jì)算其有效定位占90%左右，近似完全圓面定位。活塊材料為45號淬火鋼，厚度為35mm，徑向的寬度需要依據(jù)環(huán)形零件的定位面的寬度選定，便于保證零件定位穩(wěn)定。

定位臺階面要比零件安裝邊厚度小0.2-0.3mm，保證壓緊高度的前提下零件基準(zhǔn)外圓定位面大部分長度參與定位，徑向定位穩(wěn)定。定位活塊與底座具有同尺寸安裝孔，在底座不層面的定位孔上的安裝，可以滿足不同尺寸范圍的零件的定位要求。使用中，定位活塊先制成半成品，保留定位基面，夾具使用時將定位活塊裝夾到夾具底座上現(xiàn)場配做定位圓。

2.2.3定位銷軸

定位銷軸有兩種結(jié)構(gòu)即圓柱銷和菱形銷種，耐磨工具鋼。定位銷軸為鼓形臺階軸，中間部位為圓柱/菱形定位面，兩端為螺柱。該件具有定位和連接作用，圓柱/菱形定軸面一半與底座的定位孔襯套配合，一半與活塊定位孔配合。兩種配合為（Φ15H6/g5） ，間隙0.006～0.025mm?；顗K的定位方式為一面兩孔定位，圓柱形銷軸在徑向上限制了定位活塊的竄動，菱形銷軸使定位活塊拆裝方便。

2.2.4襯套

底座和銷軸之間為耐磨襯套，定位活塊拆卸中磨損的是襯套而不是底座。襯套更換方便，成本低，大大地增加夾具使用壽命。襯套和夾具底座之間過盈配合（Φ23H7/r6），其過盈量為0.007～0.02mm，襯套內(nèi)外徑的同軸誤差為Φ0.005mm。襯套安裝于底座定位孔中，低于活塊定位面，不干涉定位活塊。

2.3夾具誤差分析

2.3.1夾具結(jié)構(gòu)分析

夾具中，底座外圓和底面為整個夾具的徑向和軸向基準(zhǔn)；定位活塊的定位面組合加工，夾具與工件定位基準(zhǔn)一致性好。

夾具組件中要求底座外圓與端面的垂直度不大于0.01mm；定位活塊定位基準(zhǔn)與夾具基準(zhǔn)平行、垂直誤差不大于0.01mm；活塊弧形定位面與底座找正帶的同軸誤差為0.01mm。

定位尺寸組合加工合格后，在定位活塊和底座標(biāo)上成對號，再次裝配按照成對號安裝，并在定位活塊上標(biāo)記零件號，有助于夾具零散備件的保管。

2.3.2夾具定位誤差分析

軸向定位誤差：

軸向涉及的定位誤差主要包括底座和定位活塊的軸向偏移量?；顗K的定位端面組合加工中保證，按夾具總圖的條件約束，夾具的軸向誤差即為軸向平行度誤差0.01mm。

徑向誤差分析：

單一定位活塊徑向位置誤差為：

δ=（襯套內(nèi)外圓面的同軸度誤差+底座襯套安裝孔位置偏差+定位銷軸配合誤差）/2=（0.005+0.01+0.025）/2=0.02mm

整個夾具圓周均布的8處扇形活塊直徑相對，形成回轉(zhuǎn)面定位面，在二次安裝后的重復(fù)定位誤差最大值為0.02mm。使用中根據(jù)實(shí)際定位尺寸現(xiàn)場配做，定位精度更小。

3技術(shù)指標(biāo)

3.1技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)

對夾具組成件和夾具定位精度的分析可知，可換定位活塊夾具的精度較高，可滿足現(xiàn)場薄壁環(huán)形機(jī)匣的定位要求。加工試驗(yàn)中，用可換定位活塊夾具裝夾零件，零件定位誤差小，裝夾力減小，抗變內(nèi)應(yīng)力減小，工件系統(tǒng)的穩(wěn)定性強(qiáng)，對于保證薄壁環(huán)形機(jī)匣的質(zhì)量起到了積極的作用。

3.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

可換定位活塊夾具在現(xiàn)場使用中拆換方便，完成活塊的裝配僅僅需要1個小時左右。夾具成本節(jié)約明顯，本夾具制造費(fèi)用15萬元，同一尺寸規(guī)格專用夾具的制造成本約5-6萬元，現(xiàn)場環(huán)形機(jī)匣幾十種，采用可換定位活塊夾具加工，可以極大地節(jié)約夾具制造成本。

結(jié)語

可換定位活塊夾具是介于專用夾具和組合夾具之間的一種工裝方式。在繼承專用夾具的定位精度和穩(wěn)定性的同時，彌補(bǔ)了組合夾具定位不穩(wěn)定的不足?？蓳Q定位活塊夾具具備了一定的柔性，可以實(shí)現(xiàn)不同尺寸規(guī)格環(huán)形機(jī)匣零件的定位，解決了專用夾具的單一性。所以可換定位活塊夾具在薄壁環(huán)形機(jī)匣零件上的推廣是非常有意義的。

參考文獻(xiàn)

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