渦輪盤葉片蓖齒夾具的加工

劉新發哈爾濱東安發動機（集團）有限公司

渦輪盤葉片蓖齒夾具的加工

劉新發
哈爾濱東安發動機（集團）有限公司

針對篦齒夾具結構和使用原理進行分析，尤其對其關鍵件榫齒齒形盤的加工方法進行分析比較，摸索出采用自行設計專用定位分度夾具來進行篦齒夾具渦輪分度盤的加工方案及控制加工精度和裝配精度的工藝方法，解決了渦輪盤帶扭轉角的均布榫槽加工精度和分度精度難以保證的工藝難題。

榫齒形；差動分度法；慢走絲線切割；渦輪盤子葉片

1.蓖齒夾具的作用

渦輪盤轉子葉片與渦輪盤裝配后形成的轉子葉片外圓與進氣道的間隙的均勻程度及間隙尺寸的精度都由于葉片以其結構復雜、造型特殊、空間角度多，技術要求嚴，數量多而表現得單靠保證關鍵件的精度難以保證裝配后的技術要求，而航空用渦輪盤轉子葉片與渦輪盤組裝后由渦輪盤子葉片外圓弧形成的外圓是否精準是航空發動機性能和安全的關鍵因素。

由于渦輪盤子葉片形狀和載荷復雜，數量多，除了嚴格控制渦輪盤子葉片的制造精度外，還要嚴格控制渦輪盤子葉片與渦輪盤組裝后由渦輪盤子葉片外圓弧形成的外圓精確性，因此蓖齒夾具關鍵定位分度件齒形盤的加工工藝方法及精度控制方案就成為蓖齒夾具加工的難點和關鍵點。本文以Ⅰ級渦輪盤子轉子葉片用車蓖齒夾具為例，介紹在加工榫齒齒形盤過程中分度方案的確定及采用在零件外側錯位分度定位設計定位夾具的方案，從而保證蓖齒夾具分度定位的準確性和穩定性。

2.蓖齒夾具的關鍵工件的加工方案

渦輪盤榫形槽定位盤是保證葉片裝配作用的關鍵工件。圖1為帶榫齒槽的齒形盤件。在渦輪盤榫形槽定位盤的設計要求中，沿圓周均勻分布著55處榫形定位槽的加工為關鍵工序，本文重點介紹渦輪盤榫形槽定位盤的55處均布榫形槽加工工藝方法。

2.1采用渦輪盤的加工工藝方案加工齒形盤

由于渦輪盤榫形槽定位盤的結構與渦輪盤的結構類似，因此，我們首先想到利用加工渦輪盤的工藝方法來加工渦輪盤榫形槽定位盤，傳統的渦輪盤的加工工藝為用分度夾具在拉床上用拉刀分粗、精拉工序加工，然后，設計和加工相應的拉刀和分度夾具的周期和成本遠遠大于加工此類工裝的成本的數倍，不僅在成本上不可接受，而且在制造周期上也滿足不了科研工裝生產的需要，所以用渦輪盤的加工工藝方法加工齒形盤的工藝路線無法進行，只好另辟蹊徑。

圖1　帶榫齒槽的齒形盤

2.2齒形盤的試制加工工藝方案的確定

為了解決蓖齒夾具的渦輪盤榫形槽定位盤加工難題，我們召開技術研討會，討論分析齒形盤的技術要求及加工難點，確定采用慢走絲線切割來加工齒形盤外圓處55等分榫形槽，在此加工方案中如何實現在Φ165圓周內實現55等分分度，是能否成功的關鍵，若按傳統插孔方式分度方案，其空間無法分布55處插孔，若用小型的鼠牙盤分度方式分度，要現定制合乎要求的鼠牙盤。因此，如何解決夾具的分度問題成為齒形盤試制工藝能否成功的關鍵難題。確定了工藝方案，找到了實現工藝方案的關鍵所在，我們將重點放在解決夾具分度的攻克上，下面重點介紹夾具的分度問題的解決方案。

3.分度夾具的設計方案

加工出合格的齒形盤是加工渦輪盤子轉子葉片用車蓖齒夾具的關鍵，要想解決齒形盤的加工問題，首先要解決加工齒形盤的夾具的分度問題，夾具分度問題能否成功解決就成為制約齒形盤能否加工合格的關鍵因素。

通過分析可知，齒形盤的加工難點就是在Φ165的圓周上均勻分布55處榫形槽的加工。

3.1分度盤的分度方案

合格的齒形盤加工完成，是要保證沿周分布的55處榫形槽均勻程度不大于0.05mm，而榫形槽本身形狀和精度可以用高精的慢走絲線切割來加工保證，其55處分度用分度夾具進行控制，而分度夾具的關鍵件是如何解決分度盤的55處分度問題。

傳統的分度夾具的分度盤的設計方案，一般分度盤上都安排55個插孔來保證分度的均勻性，然而零件最大外徑是Φ165，分布55處榫形槽后，兩個榫形槽之間的連接只剩3mm，若分度盤的插孔安排在榫形槽內側圓周上，由于直徑較小，55處分度孔分布空間不夠，若分度孔的插孔安排在榫形槽外側圓周上，由于要切55處榫形槽，兩個榫形槽之間剩下的連接體只有3mm左右，分度盤的最大直徑也不能太大，以免切完榫槽后分度盤整體結構不穩，經過計算和分析我們最終選擇分度盤最大直徑在Φ230，分度插孔分布在Φ200直徑上，經過計算在Φ200直徑上分布55處分度插孔，也只能安排Φ8的插孔，從工藝性上來說，分度插孔為了加工孔徑一致，應安排襯套孔，這樣就產生了插孔孔徑太小，分度精度不好，保證不了分度精度要求的問題。

為了解決這個問題，最終決定采用差動分度法來解決，即55= 11X5，在固定盤上加工11處分度孔，在轉動盤上加工5處合適的分度插孔，這樣差動組合分度保證55處分度孔。

3.2分度夾具的設計

確定了分度夾具的分度盤的分度工藝方案，我們就可以考慮分度夾具的整體結構，經過考慮慢走絲線切割的加工范圍和加工裝夾方式，設計出加工齒形盤的分度夾具如圖2所示，經過在慢走絲線切割機上連續近7天的分度切割55處榫形槽，最終將齒形盤加工合格，保證了渦輪盤子轉子葉片用蓖齒夾具工裝的試制成功，保證了零件的研制進度。

圖2　慢走絲線切割分度夾具

4.結語

對于渦輪盤子轉子葉片用車蓖齒夾具試制成功，標志著我們在裝配質量控制方面又取得了重大的進步，同時我們在加工渦輪盤子轉子葉片用車蓖齒夾具過程中也取得了實質性的加工經驗，并經過實際加工驗證滿足了齒形定位盤的加工要求。

［1］成大先.《機械制造手冊》［M］.5版.北京：機械工業出版社，2010.

［2］趙如福.《金屬機械加工工藝人員手冊》［M］.上海：上海科學技術出版社，2006.

［3］成大先.《機械設計手冊》［M］.5版.北京：化學工業出版社，2008.