錐形薄壁零件的銑加工裝夾工藝研究

韓永武 溫亮 安麗莎

摘? 要：該文通過(guò)分析錐形薄壁機(jī)匣零件加工方案，從工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，解決了錐形薄壁零件銑加工易變形，壁厚難以保證的相關(guān)難題。該文以掌握錐形薄壁機(jī)匣的有效裝夾技術(shù)為切入點(diǎn)和目的，改進(jìn)了夾具結(jié)構(gòu)，最終提出了一個(gè)完成的加工方案，確保零件加工的薄壁薄壁機(jī)匣的裝夾程序的順利完成，對(duì)加工過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)也進(jìn)行了總結(jié)，有助于后續(xù)類似零件的研制與加工。

關(guān)鍵詞：錐形薄壁;工裝;支撐結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TG54? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

航空發(fā)動(dòng)機(jī)中機(jī)匣類零件材料種類繁多，其中內(nèi)型面為錐形的薄壁類零件占有一定比重，該類零件一般壁厚在0.8 mm～2.5 mm，外型面設(shè)計(jì)有加強(qiáng)肋及各種安裝島嶼，通常該類零件加工方案為，鍛件毛坯進(jìn)行內(nèi)外型面車銑加工成型。

由于該類薄壁零件材料去除率均達(dá)到90%左右，零件加工中易變形，零件加工后，易存在壁厚不均或壁厚超差情況，一般該類型零件銑加工夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為內(nèi)型徑向可調(diào)輔助支撐結(jié)構(gòu)，但是，此類可調(diào)輔助支撐可靠性較低，存在輔助支撐表面圓度超差及輔助支撐表面與零件面貼合存在局部間隙導(dǎo)致零件銑加工壁厚超差問(wèn)題。

1 研究目標(biāo)

1.1 研究背景

該文充分分析了零件型面結(jié)構(gòu)，結(jié)合夾具制造工藝難度，將該類零件夾具支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為固定式內(nèi)型面輔助支撐，消除了徑向可調(diào)輔助支撐類型夾具輔助支撐面圓度超差問(wèn)題，并采用裝夾中軸向零件調(diào)整，替代傳統(tǒng)徑向夾具調(diào)整，從根本上解決了零件裝夾后圓度超差及夾具與零件配合間隙導(dǎo)致的零件加工后壁厚不均及壁厚超差問(wèn)題。

1.2 技術(shù)指標(biāo)

掌握錐形薄壁機(jī)匣銑加工裝夾的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)零件壁厚一次加工合格。

2 技術(shù)方案

2.1 對(duì)一般通用輔助支撐夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析

2.1.1 支撐機(jī)構(gòu)

原輔助支撐結(jié)構(gòu)一般采用徑向可調(diào)分段支撐，夾具周向均布4段扇形支撐面。由于夾具支撐面為4段或4段以上，支撐面圓度狀態(tài)控制困難。

2.1.2 可調(diào)機(jī)構(gòu)

該類型夾具中間設(shè)計(jì)由錐形配合芯軸進(jìn)行軸向調(diào)節(jié)，帶動(dòng)各輔助支撐扇形段同步徑向運(yùn)動(dòng)，對(duì)零件進(jìn)行支撐。由于芯軸與輔助支撐作用面配合精度要求較高，工裝制造合格率較低，且使用中輕微磨損即會(huì)出現(xiàn)調(diào)整機(jī)構(gòu)失效，導(dǎo)致夾具輔助支撐面與零件配合面存在間隙，加工后零件壁厚不均或超差。

2.1.3 夾具軸向基準(zhǔn)

一般通用徑向可調(diào)輔助支撐夾具軸向基準(zhǔn)為夾具底面。由于夾具輔助支撐機(jī)構(gòu)對(duì)零件內(nèi)型面漲緊時(shí)，容易導(dǎo)致夾具基準(zhǔn)面與零件底面產(chǎn)生間隙，影響零件加工。

2.1.4 壓緊機(jī)構(gòu)

一般采用零件上端面壓緊，零件端面壓緊后，調(diào)整輔助支撐結(jié)構(gòu)對(duì)內(nèi)型面進(jìn)行輔助支撐。由于薄壁零件壓緊上端面時(shí)，零件易產(chǎn)生變形，導(dǎo)致端面不平且內(nèi)型面與夾具輔助支撐結(jié)構(gòu)配合存在間隙，導(dǎo)致零件加工后壁厚超差。

2.2 方案定制

通過(guò)分析通用輔助支撐夾具結(jié)構(gòu)后，對(duì)各機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求精度、制造難度及使用可靠性進(jìn)行分析，針對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)調(diào)整，制定全新裝夾方案。

2.2.1 支撐機(jī)構(gòu)改進(jìn)

由于分段徑向可調(diào)輔助支撐機(jī)構(gòu)可靠性較低，調(diào)整后圓度狀態(tài)不穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)研究，決定采用固定錐面漲緊機(jī)構(gòu)，替代原分段徑向可調(diào)機(jī)構(gòu)，固定錐面外圓輔助支撐面周向跳動(dòng)可有效控制在0.02mm之內(nèi)。

2.2.2 可調(diào)機(jī)構(gòu)改進(jìn)

由于夾具采用固定支撐機(jī)構(gòu)，為保證零件內(nèi)型面與夾具固定支撐面配合，裝夾中采用上端壓蓋及底側(cè)支撐環(huán)軸向向可調(diào)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)零件軸向可調(diào)方式，保證零件內(nèi)型錐面與夾具有效配合。

2.2.3 夾具軸向基準(zhǔn)

裝夾方案確定為零件軸向可調(diào)，且零件上端為椎體小端，仍采用上端壓緊，上端壓緊時(shí)，零件內(nèi)型面與夾具輔助支撐面作用，實(shí)現(xiàn)零件與夾具有效配合。

2.2.4 壓緊機(jī)構(gòu)

由于零件上端為軸向基準(zhǔn)，采用上端軸向環(huán)形壓蓋機(jī)構(gòu)，壓蓋與端面作用后，零件下移，內(nèi)型面與夾具支撐機(jī)構(gòu)貼合，保證零件裝夾，通過(guò)對(duì)零件端面打表調(diào)整，可保證基準(zhǔn)狀態(tài)，基準(zhǔn)調(diào)整符合要求后，在夾具底側(cè)設(shè)計(jì)一軸向可調(diào)基準(zhǔn)圓環(huán)，對(duì)零件底面進(jìn)行軸向向上輔助夾緊，保證零件裝夾可靠。

3 結(jié)構(gòu)驗(yàn)證

工裝設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行加工制造，由于夾具自身無(wú)可調(diào)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，均為單個(gè)機(jī)構(gòu)自身進(jìn)行單獨(dú)加工，各夾具機(jī)構(gòu)自身加工狀態(tài)良好，所有機(jī)構(gòu)加工后，均完全符合設(shè)計(jì)圖紙技術(shù)要求，夾具設(shè)計(jì)制造工藝性較好，進(jìn)行零件試裝夾驗(yàn)證。

（1）移除壓蓋：將圖1所示上部壓緊螺栓連同壓蓋移除。

（2）調(diào)整底部支撐：將圖1所示底部可調(diào)螺栓逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)整，帶動(dòng)底部支撐環(huán)下移，直至底部支撐環(huán)與夾具底座接觸后停止。

（3）找正底座：將夾具放與機(jī)床工作臺(tái)中心，圓周方向找正圖1所示夾具找正帶，壓緊夾具底座與工作臺(tái)表面。

（4）裝夾零件：將零件按圖1所示方位套于夾具主體配合錐面上。

（5）周向調(diào)整：調(diào)整零件周向位置，與加工角向?qū)R。

（6）裝配壓蓋：將圖1所示壓蓋置于零件上端，并使壓蓋螺栓孔與夾具螺栓孔大致對(duì)齊。

（7）調(diào)整并壓緊壓蓋：將圖1所示上蓋壓緊調(diào)整螺栓按圖示位置裝配，采用限力扳手，并逐個(gè)順時(shí)針擰緊，帶動(dòng)壓蓋與零件同時(shí)下移，對(duì)零件進(jìn)行打表檢查端面跳動(dòng)，根據(jù)端面高低點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整，保證端面跳動(dòng)達(dá)到加工前找正要求。

（8）調(diào)整底面支撐：順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)整圖1所示底部可調(diào)螺栓，帶動(dòng)底部支撐環(huán)上移，使底部支撐環(huán)與零件底面完全貼合，并調(diào)平。

（9）零件加工。

4 加工驗(yàn)證

采用該夾具對(duì)某型錐形薄壁機(jī)匣零件進(jìn)行裝夾加工實(shí)驗(yàn)，該零件加工后壁厚要求為1.2+0.2，經(jīng)過(guò)對(duì)零件裝夾后狀態(tài)檢查，零件裝夾后圓度，上端面壓緊后端跳均滿足零件加工前狀態(tài)要求，零件加工過(guò)程中無(wú)異常顫動(dòng)，加工后零件表面狀態(tài)良好，加工后壁厚全部滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

該次研究以掌握錐形薄壁機(jī)匣的有效裝夾技術(shù)為切入點(diǎn)和目的，主要從夾具結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行改進(jìn)，形成一套完整、穩(wěn)定、能有效保證零件加工的薄壁薄壁機(jī)匣的裝夾加工方案，滿足現(xiàn)階段小批量生產(chǎn)的需求，并積累了大量的加工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于后續(xù)類似零件的研制加工有著很強(qiáng)的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

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