車削加工通用底座的研究與開發

王積全

（中航工業沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

1 產品零件結構與加工工藝的分析

輪盤類零件的主流結構如圖一所示，內定位止口直徑D2的范圍一般都在350~500之間，零件D1的范圍一般在110至220之間，H值的范圍一般是2~4。（打叉的表面為車加工表面）

可以看出：a、由于加工表面就是壓緊表面，所以在加工過程中，必須要分成兩步壓緊，即通常所說的“倒壓板”。b、因為H值很小，為了防止加工過程中零件變形造成的加工偏差，在零件的內側一定要輔以支承，以保證零件加工的可靠性和穩定性。c、輪盤類零件是發動機中的重要部件，所有的機械加工精度、形位公差，都有很嚴格要求的。d、大部分的輪盤類零件的主流結構形式類似，它們的車床夾具的形式與結構也大同小異。

經過現場考察和走訪，經過與專家和相關工藝人員的研究討論，一至認同：采用一個典型的通用底座輔以簡單的更換壓板和定位銷的方式，達到對大部分輪盤類零件進行車削加工的要求。

2 結構設計

2.1 通用底座的設計。通用底座是設計中的主體。用這一個通用的底座，來完成大部分盤類零件的車工過程。所以通用底座的設計是至關重要的。a、底座的直徑：考慮到零件的直徑范圍350~500，底座的直徑為700。b、采用了鑄件，通過加強筋和幅板，來提高底座的強度和剛性并且要降低夾具的整體重量。c、本底座主要應用于數控臥車，連接尺寸都是以數控臥車相配的，普通車床也可能參考使用。

2.2 定位方法的確定。輪盤類零件一般都是用定位止口定位。為了滿足止口的范圍350~500，(1).采用了活動式定位銷的定位方式 。用六個活動式定位銷周向均勻分布組成一個定位圓。定位銷裝入底座后用螺釘壓緊，以防止定位銷的竄動。定位銷直徑d值是隨著定位止口直徑φ值而變化的。d值的變化范圍確定為30~80。 (2).在通能底座上設計了三組不同數值的標準定位直徑的定位銷孔 ，它們的直徑分別為：φ320、φ370、φ420。定位銷直徑 d 值的變化與三組定位銷孔的配合，實現了定位止口從φ350~φ500的變化范圍。當被加工零件的定位止口直徑從350變化到500時，本夾具完全能夠實現無級的跟蹤保證。

2.3 夾緊裝置的確定

a、夾具的內側壓緊，采用了快卸式壓圈壓緊的形式：

H2是被加工零件上的一個軸向尺寸，不同的零件對應的H2值也不同，即H2是一個變化的參數。利用UG軟件尺寸關聯的特點和參數化的功能，對壓緊螺栓的長度進行了參數化設計，以保證當H2變化時，壓緊螺栓的長度也隨之相應在變化。

D1是壓圈上的止口尺寸，它也是隨著零件的尺寸變化而變化的，所以D1也是一個參數化的尺寸。當D1改變時，整個壓圈的徑向尺寸都要隨之變化。

b、夾具的外側壓緊采用了六個快卸式壓板周向均布的壓緊方式。當給H1一個固定的數值時，螺栓長度和支承的長度都會相應地隨之改變，從而達到了壓板高度參數化設計的目的。

壓板的結構做了一定的改變，將原來的圓孔改成現在的長槽，當壓緊的位置變化時，保證壓板能有一定的徑向移動量，移動范圍一般應不大于20。在底座上開有支承螺釘用的長槽，用來規定壓板滑動的方向。

2.4 輔助支承結構的確定

通常的輔助支承有很多類型，比如：斜面滑塊結構：通過滑塊在斜面上移動來得到高度的變化以達到支承的目的。彈簧銷結構：靠彈簧力保證銷頭與支承表面緊密接觸，鎖緊后，達到輔助支承的目的。由于被加工零件的支承表面是一個變化的范圍，要求支承點不能固定，所以上述兩種支承方式都不能采用。本夾具采用的是周向均布的調節螺釘。通過調整螺釘的高度達到支承零件的目的：這種支承結構拆卸和安裝都很方便，完全適合支承位置需要經常改變的要求。同時考慮到常用零件的的直徑D1一般在110~220的范圍內，在通用底座上，開了六組位置不同的支承螺栓孔。當被加工的零件D1值變化時，通過不同組別的支承螺栓孔都能保證支承到需要的表面。

當被加工的零件采用外止口定位時如圖一所示：本夾具的定位范圍是φ240~390。對應的關系是：

標準定位直徑φ320對應的定位范圍240~290

標準定位直徑φ370對應的定位范圍290~340

標準定位直徑φ420對應的定位范圍340~390

定位銷直徑d的變化范圍與標準定位直徑的互補，實現了從φ240~φ390范圍內完全定位的要求。外側壓板的位置增加了兩組孔位，保證了壓板有五種位置的選擇。配合壓板上的長槽，這樣就加大了壓板的壓緊范圍，滿足了工藝上對壓緊零件的要求。

3 活動式定位銷的參數化設計

當D2在350~400時，活動式定位銷插在標準定位直徑φ320上；當D2在400~450時，活動式定位銷在標準定位直徑φ370上；當D2在500~550時，活動式定位銷在標準定位直徑φ420上。

定位銷直徑的確定方法。例如：

D2=φV413.2,對應的標準定位直徑為φ370,則：定位銷直徑d=413.2-370=φ43.2

定位銷直徑d的公差由設計人員自定（建議公差值為0.05~0.1）。

4 使用方法

在對輪盤類零件編制車加工的工藝規范時，如果需要設計車床夾具，一定要掌握零件的四個參數，見圖一。打開UG軟件，在建模的狀態下，打開菜單中工具欄的表達式，輸入需要車加工的輪盤的 H1、H2、D1、D2 的新值，確定后，UG軟件自動建造新的模型，同時也自動生成了二維圖型。打印出圖，即可完成新的工裝的設計。

本夾具的研發成功，是在工藝裝備技術研究所領導、首席技術專家和相關技術人員共同努力的結果。到現場考察，請專業人士提出整改意見，前前后后經歷了多次的反復和修改，現已確定為盤類零件車加工的典型結構進行推廣。它的主要特點是：

4.1 出圖快。不用考慮夾具的結構，工藝人員只要輸入相應的四個數據，就能直接得到三維的立體模型和二維圖紙，緩解了工裝設計的壓力，降低了工裝設計人員的設計數量。以前要幾天才能設計出來的圖紙，現在只需要很短的時間就能設計出來。為推進工藝工裝一體化提供了理想的平臺。

4.2 制造周期短。對于一個新的不夾具來說，只需要制造幾個壓板組件和壓圈組件。大大的縮短了工裝夾具的制造周期，即降低了成本，又提高了工裝快速反應的能力。較好地解決了工裝制造的瓶頸難題。

4.3 質量大幅提升。結構是典型的，制造是簡單的，只要輸入的四個數據是正確的，產品的質量就完全有了保證。這大大地提高了工裝設計和制造的質量。

[1]《機械工程手冊》北京：機械工業出版社，1982年3月第一版第九卷。

[2]楊黎明.《機床夾具設計手冊》北京：國防工業出版社，1996年5月第一版

[3]《航空工藝裝備設計手冊》北京：國防工業出版，1978年3月第一版《夾具設計》分冊

[4]成大先.《機械設計手冊》化學工業出版社1994年4月第三版第一卷、第二卷 。