某發(fā)動(dòng)機(jī)多個(gè)機(jī)匣零件通用銑槽夾具設(shè)計(jì)與應(yīng)用

俸躍偉　方　軍　楊　易　周成武（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

某發(fā)動(dòng)機(jī)多個(gè)機(jī)匣零件通用銑槽夾具設(shè)計(jì)與應(yīng)用

俸躍偉方軍楊易周成武
（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

本文針對(duì)一組結(jié)構(gòu)類(lèi)似的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣零件，對(duì)零件的結(jié)構(gòu)和尺寸和裝夾特點(diǎn)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了一套5個(gè)機(jī)匣零件通用的型槽銑加工夾具，滿(mǎn)足各不同尺寸零件的裝夾和定位要求，通過(guò)零件的加工試驗(yàn)，驗(yàn)證了該夾具結(jié)構(gòu)方案的可行性。

機(jī)匣；通用夾具；裝夾定位

航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣類(lèi)零件在加工過(guò)程中通常需要使用夾具進(jìn)行裝夾定位，為提高裝夾可靠性，直徑尺寸較大的機(jī)匣零件一般都單獨(dú)設(shè)計(jì)和制造夾具。某發(fā)動(dòng)機(jī)上具有一組逐級(jí)相連、結(jié)構(gòu)類(lèi)似的機(jī)匣零件，該組機(jī)匣零件共有5級(jí)，其直徑尺寸從φ870～φ1010不等，而銑槽加工使用相同的加工設(shè)備。因?yàn)?級(jí)零件同屬于一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，因此在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)交叉進(jìn)行加工的情況，如果5級(jí)零件單獨(dú)設(shè)計(jì)夾具，則需要來(lái)回調(diào)換夾具，加工輔助時(shí)間較長(zhǎng)，而且因?yàn)榱慵睆捷^大，夾具也相應(yīng)比較笨重，多次裝卸夾具的勞動(dòng)強(qiáng)度也較大。

1 零件結(jié)構(gòu)分析

該系列零件最終為焊接零件，各級(jí)零件上銑加工80～130片不等的葉片型槽后，將加工完成的葉片安裝到機(jī)匣零件上進(jìn)行焊接，焊接之后再繼續(xù)加工，因此在銑加工葉片型槽時(shí)零件還有加工余量，其銑加工葉片型槽時(shí)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由于這5級(jí)零件在發(fā)動(dòng)機(jī)上各級(jí)逐級(jí)相連，從前往后各零件間的止口相互配合，從前往后相連零件間的直徑尺寸相近，而且如圖1所示為零件在銑加工工序中的裝夾定位狀態(tài)，用作銑加工工序的定位直徑尺寸分別為：一級(jí)φ1007.2；二級(jí)φ1039.4；三級(jí)φ1039.4；四級(jí)φ1022.6；五級(jí)φ992。其中二級(jí)和三級(jí)止口尺寸相同，可以共用一個(gè)夾具止口；一級(jí)零件是臺(tái)階型止口，與其余四級(jí)零件的止口都不能共用，因此定位結(jié)構(gòu)必須單獨(dú)設(shè)計(jì)；而四級(jí)和五級(jí)零件的直徑尺寸較小，因此裝夾定位也需要特殊設(shè)計(jì)。考慮到加工該工序的夾具是粗定位，零件在夾具上還需要進(jìn)行找正的過(guò)程，因此夾具止口對(duì)零件徑向不會(huì)起到實(shí)際定位的效果，主要依靠端面定位和找正零件之后的壓緊定位。從零件槽距離底部定位面的距離分析，其中一級(jí)、三級(jí)、四級(jí)和五級(jí)零件槽與安裝邊的距離較大，可以使用壓板壓緊下面的安裝邊，而二級(jí)零件槽與下面安裝邊的距離很小，根本沒(méi)有壓緊空間，因此必須從上面壓緊。該組零件的型槽部分壁厚僅2mm，屬于薄壁零件，且零件直徑較大，因此加工中易產(chǎn)生振動(dòng)。綜合考慮以上結(jié)構(gòu)因素，將該夾具設(shè)計(jì)為下面使用壓板壓緊，頂部壓蓋壓緊的結(jié)構(gòu)，既能達(dá)到裝夾定位的效果，又可增加零件加工剛性，防止零件加工振動(dòng)。

圖1 一～五級(jí)零件銑槽加工工序圖

2 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)以上對(duì)零件結(jié)構(gòu)的分析，零件在夾具上主要依靠平面定位，夾具設(shè)計(jì)一個(gè)內(nèi)止口，用于零件的粗定位并可防止零件從夾具上掉落，在平面上加工環(huán)形槽的結(jié)構(gòu)用于一級(jí)零件的定位，設(shè)計(jì)一個(gè)壓蓋，用于二級(jí)零件的壓緊，并可對(duì)其它級(jí)別的零件進(jìn)行輔助壓緊，在圓周上均布設(shè)計(jì)兩層壓板壓緊的位置，外層用于一級(jí)、三級(jí)和四級(jí)零件的壓緊，內(nèi)層用于壓緊直徑較小的五級(jí)零件；根據(jù)刀柄直徑，設(shè)計(jì)12處專(zhuān)用Z型壓板，并將壓板厚度減小至5mm放置干涉；由于加工設(shè)備對(duì)加工位置的最小高度為150mm，因此將夾具設(shè)計(jì)位雙層結(jié)構(gòu)，增加夾具高度，滿(mǎn)足設(shè)備加工要求。設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu)。

3 夾具使用驗(yàn)證

在使用該夾具之前，加共零件使用6處墊鐵墊高零件，并在墊鐵對(duì)應(yīng)處使用壓板壓緊零件頂部。6處墊鐵使零件大部分定位面懸空，零件剛性較差，且由于零件壁厚較薄，而頂部壓板對(duì)零件是點(diǎn)式壓緊，壓緊處零件變形較為嚴(yán)重，導(dǎo)致松開(kāi)壓板后，零件在自由狀態(tài)下型槽尺寸超差，尤其是在壓緊部位，零件變形非常嚴(yán)重，基本無(wú)合格型槽。使用該夾具后，零件底部與定位平面全面接觸，定為狀態(tài)良好，零件加工剛性提高；一級(jí)零件使用壓蓋壓緊，壓緊力均勻，消除了壓板對(duì)零件頂部點(diǎn)狀壓緊產(chǎn)生的局部嚴(yán)重變形；12處專(zhuān)用Z型壓板既保證了壓緊的均勻性和足夠的壓緊力，又保證不會(huì)干涉刀具的正常加工。經(jīng)過(guò)實(shí)際加工驗(yàn)證，加工出的零件型槽尺寸完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，沒(méi)有出現(xiàn)葉片型槽超差的情況，證明該夾具對(duì)加工該系列零件具有較好的可靠性。

結(jié)語(yǔ)

機(jī)匣零件是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上尺寸較大的薄壁零件，在加工過(guò)程中需要考慮裝夾定位方式以減小零件的裝夾變形并提高零件的加工剛性；在加工結(jié)構(gòu)相似的零組件時(shí)，為減少夾具轉(zhuǎn)換時(shí)間和提高輔助加工效率，應(yīng)對(duì)類(lèi)似零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析，從而設(shè)計(jì)系列零件通用的工裝夾具，既能提高加工效率又能節(jié)約工裝制造成本。

[1]機(jī)械加工手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

TG622

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