火焰筒氣膜孔鉆孔夾具的設(shè)計(jì)

李志明 李 碩

（1.錦州歐仕包裝機(jī)械有限公司，遼寧 錦州 121000；2.沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 141000）

火焰筒氣膜孔鉆孔夾具的設(shè)計(jì)

李志明1李 碩2

（1.錦州歐仕包裝機(jī)械有限公司，遼寧 錦州 121000；2.沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 141000）

發(fā)動機(jī)火焰筒中的氣流通過前段氣膜孔，使高溫燃?xì)馀c發(fā)動機(jī)基體隔離，起到冷卻作用。該零件特點(diǎn)是直徑較大、壁薄（Ф648mm，1.5mm），鉆孔位置在角度面上，孔的數(shù)量較多，排列緊密。導(dǎo)致它的可靠性較差，易發(fā)生變形。在鉆具設(shè)計(jì)中除考慮可靠性、定位、壓緊外，還要考慮幾次分度的問題。

氣膜孔；夾具；設(shè)計(jì)；變形

在機(jī)械加工中機(jī)床夾具的應(yīng)用較為關(guān)鍵，其設(shè)計(jì)是否得當(dāng)直接會對加工產(chǎn)品的質(zhì)量造成影響，工件的生產(chǎn)率以及可靠性都直接受到夾具設(shè)計(jì)的影響。因此，在加工過程中加工的關(guān)鍵便在于機(jī)床夾具。此外針對于專用機(jī)床對于夾具的要求更為嚴(yán)格，現(xiàn)代航空制造以及精密儀器生產(chǎn)都需要機(jī)械加工具有可靠性。

在實(shí)際的生產(chǎn)中，鉆床夾具應(yīng)用的最為廣泛，并且具有多種結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)加工所需要的具體情況對夾具的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行確定選擇。

1 被加工零件分析

在外氣膜上具有秘籍的小孔。因此較為容易變形，在性能上可靠性不高。應(yīng)用中除了需要對鉆具的壓緊科可靠性進(jìn)行考慮外，還需要對分度的次數(shù)問題進(jìn)行考量。

2 方案

如何對零件定位的各種問題進(jìn)行綜合分析，做到方案的正確選擇，是在夾具設(shè)計(jì)中可靠性保障的核心點(diǎn)。工藝會對定位基準(zhǔn)、加工方向以及壓緊面進(jìn)行規(guī)定，按照工藝要求，該種夾具可以提供兩種加工方案。但是需要注意的是應(yīng)當(dāng)保證水平工作臺同鉆孔中心線始終是垂直的，這是兩種加工方案在應(yīng)用中都必須具備的。

第一種方案將零件放在了模板內(nèi)，鉆孔加工方向是由外向內(nèi)，但是這種加工方式使得零件在定位以及壓緊過程中都需要進(jìn)行倒裝，這樣的方式使得零件的定位以及安裝壓緊等操作都極其不便。而另一種方案則是將零件放在外面，相對于模板零件具有較大的直徑，因此模板在零件內(nèi)部，將打孔方向設(shè)定為由內(nèi)向外，無論是操作的方便程度還是零件的定位、壓緊和可靠性都具有很大的優(yōu)勢，因此該鉆具采用了第二種方案作為設(shè)計(jì)方案。

3 鉆床夾具

鉆床夾具主要作用是對工件進(jìn)行固定，保證刀具旋轉(zhuǎn)軸線定位準(zhǔn)確，能夠找到準(zhǔn)確的工件加工店的基礎(chǔ)，依照工件的實(shí)際形狀以及特征對鉆具的形式進(jìn)行選擇，以此保證加工的可靠性。

以零件的合格作為基礎(chǔ)，首先應(yīng)當(dāng)保證夾具能夠達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)要求：

1）當(dāng)在夾具中進(jìn)行工件的安裝時(shí)，可以保證定位具有可靠性。2）在加工時(shí)，在外力作用以及加工時(shí)的切削力作用，可以保證位置不變。

該套鉆具，根據(jù)圖1所示。

圖1 夾具結(jié)構(gòu)示意圖

（一） 夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該夾具以軀座為機(jī)體，將各個(gè)結(jié)構(gòu)固定在夾具的軀座機(jī)體上。根據(jù)工藝要求，被加工孔的方向與旋轉(zhuǎn)中心軸成57°角，所以，為使鉆模板引導(dǎo)孔中心線垂直于水平工作臺，保證加工要求，故在軀座的水平面與定位面之間形成一個(gè)57°±30″的角度。

轉(zhuǎn)動分度是工件加工必要的步驟，因此在對夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要設(shè)計(jì)出能夠具有中心定位的轉(zhuǎn)動軸，將其作為夾具的軸線基準(zhǔn)，以該軸線為中心對夾具其余部件技術(shù)要求予以保持。夾具的定位轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)主要是保證工件在加工中，使其中心軸線保持不變，保證分度盤和工件的正常回轉(zhuǎn)。由于被加工零件的直徑較大，鉆孔的數(shù)量較多，為便于加工和使用，設(shè)計(jì)時(shí)分別在分度盤與軀座之間安裝了滾珠板，在軀座的滾珠板上面，安裝了一個(gè)在圓周均布裝有60個(gè)直徑為Ф10mm的鋼球的滾珠架，里面放有鋼球。這樣就減少了分度盤與軀座之間的摩檫力，轉(zhuǎn)動起來比較靈活。

對零件進(jìn)行加工時(shí)，其加工特點(diǎn)在上文中已經(jīng)提到，由于直徑較大并且零件壁較薄，需要鉆的孔有較為秘籍，且數(shù)量較大，所以會造成零件零件的剛性受到影響，容易發(fā)生形變。以零件剛性提高以及形變量降低為基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)上采用的壓緊機(jī)構(gòu)以及定位機(jī)構(gòu)上下使用止口。

（二）工作原理

首先將需要加工的零件放置在定位件中，并將零件上的焊縫同定位件中心左側(cè)的32°24′刻線相對齊，在該位置上，通過螺母的擰緊進(jìn)行固定。并對No27螺釘進(jìn)行擰緊。然后將中心定位軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并對分度裝置No8件插銷在驅(qū)座徑向上的左側(cè)進(jìn)行固定，插入分度盤齒槽，對第一次分度的孔進(jìn)行加工，數(shù)量為225個(gè)，進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)中心定位軸，進(jìn)行第二次分度孔的加工，數(shù)量同樣為225個(gè)，一次完成450個(gè)孔的加工。

結(jié)語

該種夾具結(jié)構(gòu)已經(jīng)在機(jī)械設(shè)加工領(lǐng)域得到了認(rèn)可和廣泛的推廣使用，并且在實(shí)際的生產(chǎn)中證明，其能夠保證加工產(chǎn)品質(zhì)量具有極高的穩(wěn)定性，并沒有發(fā)現(xiàn)存在不良狀況。徹底解決了傳統(tǒng)使用的沒有可靠性設(shè)計(jì)夾具的不足和缺陷。例如，之前使用的夾具沒有可靠性設(shè)計(jì)因此生產(chǎn)的產(chǎn)品之間的互換性以及一致性較差；并且公差浮動不具有可循的規(guī)律；雖然鉆孔單個(gè)看位置合格，但是從整體上講孔系的位置不具有可靠性。但是通過這種可靠性的新型設(shè)計(jì)，就避免了上述缺陷的出現(xiàn)，并且該種夾具能夠進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，將分度機(jī)構(gòu)可靠性進(jìn)一步予以提高。

[1]張寶誠，劉孝安．航空發(fā)動機(jī)可靠性和經(jīng)濟(jì)性[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1998.

[2]沈鴻．機(jī)械工程設(shè)計(jì)手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982.

[3]陳光．航空發(fā)動機(jī)可靠性指標(biāo)、保證、提高可靠性的措施以及典型發(fā)動機(jī)故障分析[M]．北京：1991．

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.126