返修渦輪盤零件夾具的創新設計

摘要：文章重點敘述了PWC公司渦輪盤零件返修時的工藝難點，對原外方提供的返修方案不足之處進行改進，重新設計出返修夾具，使其布局合理，結構輕巧，制造工藝性好，操作簡單，容易實現零件裝夾找正，其中很多細節設計，避免了由于操作不當造成零件的碰劃傷問題。

關鍵詞：返修夾具；軟爪；渦輪盤；加工找正；碰劃傷

中圖分類號：V228文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）18-0085-02

盤環加工廠生產加工的加普惠公司的渦輪盤零件，是PWC（加普惠）公司轉包生產中PT-6系列發動機渦輪盤中的一個典型零件，該渦輪盤零件族共包含22個零件號，該零件包的技術含量很高，渦輪盤是航空發動機具有關鍵特性的核心部件，零件工作轉速高大約20 000 rad/min，且處在燃燒氣體環境中，因此零件的結構、材料、尺寸精度和表面質量以及圓角R都有獨特的要求。它的冶金、制造質量和性能水平，對于發動機和飛機的可靠性、安全壽命和性能的提高具有決定性的影響。

1返修零件的技術難點

1.1渦輪盤零件概況

此系列發動機渦輪盤全部選擇是CPW203材料標準，CPW203屬鎳基高溫合金。鎳的含量達到了60%以上，含鎳的增加主要是提高強度，所以切削性能差，其對設備的功率、剛性，刀具材料以及切削液都有更高的要求。

渦輪盤零件屬于精度高、尺寸要求嚴格零件，因此經常會有因為各種原因被PWC公司退回進行返修的，而且返修的位置比較多，如長側和短側、外園、內孔、輻板等位置如圖1所示。

1.2返修零件的技術要求

返修零件是由XAE（西安航空發動機集團有限公司）根據零件的超差情況，依據公司文件《不合格品控制程序》辦理的呈報，PWC（加普惠公司）質量工程部根據零件超差位置及情況進行批復，XAE按照批復內容進行返修。根據ESA（工程貨源批準）零件要求，返修必須在機床上通過機械加工進行，單邊最小去除余量0.025 mm，另外，退庫返修的零件全部是進行過精加工的零件，任何的碰劃傷都是不允許的。通常PWC公司會提供采用軟爪的方式進行裝夾零件，

分析該種定位加工的難點是：采用PWC公司提供的返修方案，用軟爪夾持零件，不但裝夾零件時容易劃傷零件，而且有些特殊零件無法進行徑向定位。即使能夠進行徑向定位，裝夾，由于軟爪結構的限制，造成零件無法找正，無法加工。

2返修夾具的創新設計

針對返修零件難以找正的特點，根據車間機床情況，通過多種方案的比較后，進行創新設計，不但滿足了返修零件的技術要求，而且優化了機構，降低了成本。新的返修夾具結構如圖2所示。

在新的返修夾具上做了許多的創新設計，尤其是細節方面?？偟膩碚f，該夾具的創新設計主要有以下幾個方面。

①從整體結構來看，根據機床的行程限制，在使用時不能和機床的對刀儀干涉，因此，夾具的徑向最大外園不能超過290 mm，軸向的最大長度不能超過195 mm?？紤]22個零件號的結構特點，零件外圓從ф136.92 mm到ф177 mm，為了在最小徑向上保證每種零件能夠充分定位和壓緊，該夾具做了一個中心壓桿（件10），（件11），（件12），和三套可以拆卸的外壓板（件4），外壓板采用導向螺釘（件5）壓緊，盡量減小夾具尺寸。這種結構就可以滿足22種零件號的長側和短側，外園，內孔，輻板等各種位置加工了。

②該夾具特殊的定位，壓緊方式，使得返修的零件最難滿足的找正問題也得到了解決，徑向采用中心螺栓進行粗定位，軸向采用端面定位，對夾具基準的平行度要求在0.01 mm以內，這樣，在加工前工人只需要進行簡單的徑向找正即可。

③由于零件已經是精加工過并且入庫的零件，因此，任何的碰劃傷都是不允許的。所以該夾具的進行了大量的創新細節設計，如每個外壓板為了防止壓傷零件，在接觸面用尼龍1010進行保護，同時，防止裝卸零件時壓板滑動碰傷零件，增加了銷子（件6）來固定壓板。內壓蓋（件7）直接采用尼龍1010壓緊，壓緊螺栓（件10）也用尼龍1010的保護套進行了保護，這樣工人就可以放心操作，不易發生零件的磕碰事件。

④由于返修零件的不集中性，為了不打斷正常的生產次序，必須考慮夾具的通用性，因此，在與機床連接方面還是別巨匠心。具體結構如圖3所示。

首先，當機床上正在加工某些零件時，為了不拆卸原軟爪（由于工段加工零件的單一性，車床夾具基本上都是軟爪）在夾具的尾部采用ф95-0.2/-0.4 mm的外圓，可以用軟爪直接夾持返修夾具進行加工。其次，若機床上沒有軟爪，則采用返修夾具直接裝在車床卡盤上，這樣原ф95-0.2/-0.4 mm的凸臺必須深入到機床卡盤的空隙內，同時端面必須銑出3個60 mm寬，深5 mm的槽，讓出氣動卡盤的定位齒。通過這樣的細節設計，使返修的零件在不影響批生產零件的進度情況下，可以順利進行返修。

3實施效果分析

該夾具于2010年6月投入使用以來，現已經合格返修零件達260余件。實踐證明，該夾具設計新穎，布局合理，結構輕巧緊湊，定位壓緊可靠，操作方便，生產效率高，制造工藝性好，運行平穩。在實用性、經濟性、可靠性上都比原PWC公司提供的方案高出一籌，具有很高的參考價值。

4結語

在經濟危機的影響下，外貿零件的轉包生產也遇到了前所未有的挑戰，轉包試生產的過程批量少，周期短。因此，如何能更快更好的滿足顧客的要求，是我們需要思索的，該夾具的創新設計充分考慮了加工結構類似零件的通用性，與不同機床連接的實用性，對于縮短零件制造周期，節省工裝費用具有一定的推應用廣價值。

參考文獻：

[1] 濮良貴，紀名剛主編.機械設計[M].北京:高等 教育出版社，2001.

[2] 《航空工藝裝備設計手冊》編寫組.航空工藝 裝備設計手冊[M].北京：國防工業出版社， 1978.