一種大型薄壁機(jī)匣車(chē)銑一體加工所使用的減震工裝的設(shè)計(jì)

摘 要： 本文介紹了英國(guó)RR公司大風(fēng)扇機(jī)匣線上關(guān)重件薄壁機(jī)匣加工過(guò)程中所應(yīng)用的減震工裝的設(shè)計(jì)方法。以及大型薄壁機(jī)匣零件在加工中輔助支撐位置的選取和采取何種輔助減震機(jī)構(gòu)及減震材料等的設(shè)計(jì)過(guò)程。本文還著重介紹了零件在不同的工藝過(guò)程中所采用的相同工裝應(yīng)用方法以提高零件加工效率，節(jié)約工裝制造成本等方面的經(jīng)典案例。對(duì)提高零件的加工質(zhì)量和精益思想有非常重要的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：輔助支撐；自適應(yīng)加緊塊； 快換底板；定位環(huán)

中圖分類(lèi)號(hào)： V26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

大型薄壁零件是中航黎明渾南國(guó)際動(dòng)力公司承擔(dān)的英國(guó)RR公司TRENT700-900渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇機(jī)匣，主要是用于將渦輪盤(pán)葉片與之相連，是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的承力件，是空客A330等飛機(jī)的重要部件。它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，直徑尺寸大，壁厚薄，最小壁厚僅為2.2mm，精度高，安放端面處與底部基準(zhǔn)平行度達(dá)0.05mm，材料為鈦合金加工難度大，特種工藝多，加工時(shí)切削應(yīng)力大零件更容易變形，這對(duì)加工所需的夾具更具挑戰(zhàn)性。夾具必須具備減震性，高精度，靈巧性等特點(diǎn)。同時(shí)為節(jié)約夾具的成本，對(duì)零件的不同工序的加工采用同一個(gè)夾具來(lái)完成且必須經(jīng)久耐用，對(duì)夾具的結(jié)構(gòu)更是難上加難，設(shè)計(jì)該種形式的夾具結(jié)構(gòu)也是為今后相似零件的夾具設(shè)計(jì)開(kāi)辟新途徑，創(chuàng)新新思維。

2 零件結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)

TRENT700發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇機(jī)匣結(jié)構(gòu)圖中可看出有如下結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)：

① 結(jié)構(gòu)復(fù)雜

該件為風(fēng)扇機(jī)匣，是壓氣機(jī)部分主要受力部件，是限壽零件，內(nèi)緣有密封篦齒槽，厚度非常的薄，只有2.2厚，整個(gè)機(jī)匣凸島很多，內(nèi)部環(huán)形槽加工困難，外緣結(jié)構(gòu)繁瑣，徑向孔位置度精度要求高。

②尺寸大、壁厚薄，精度高。

機(jī)匣的最大直徑為ф797.9MM，總高度為279.811MM，前錐壁厚為2.2MM，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為安裝邊止口B，A。徑向跳動(dòng)為0.04，基準(zhǔn)面平面度為0.01，安裝邊連接風(fēng)扇盤(pán)的24孔位置度為0.025。

3 減震工裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)減震工裝設(shè)計(jì)的基本要求

按工藝要求，定位基準(zhǔn)為大端底盤(pán)一個(gè)直徑B處，另一個(gè)基準(zhǔn)為端面底部A處，以端面C為軸向壓緊，兩個(gè)輔助支撐部位定在零件中間最薄處和頂部上沿以防止零件加工的震動(dòng)。同時(shí)夾具能夠滿(mǎn)足兩道工序即車(chē)削加工和銑削加工的共同特征來(lái)節(jié)省夾具的制造成本。

4 技術(shù)方案要點(diǎn)及工裝結(jié)構(gòu)：

針對(duì)這種特殊結(jié)構(gòu)的零件，需要解決的問(wèn)題有4點(diǎn)，內(nèi)容如下：

①零件的剛性及加工變形問(wèn)題②零件的減震部位③采取何種減震結(jié)構(gòu)④夾具整體結(jié)構(gòu)的確定

為解決上述難題，經(jīng)過(guò)反復(fù)的查閱有關(guān)資料和不斷的篩選，最終確定解決方案如下：

由于該機(jī)匣零件直徑大，壁厚薄，高度高，在車(chē)銑加工中非常容易變形，使零件嚴(yán)重超差，為解決這一問(wèn)題，采用上下兩層輔助支撐結(jié)構(gòu)，包住并加緊零件，使零件在加工中不震動(dòng)，從而提高了零件的加工精度。

由于零件高度很高加工中產(chǎn)生震動(dòng)，所以輔助支撐必須支撐在零件相對(duì)最薄弱的部位，零件加工形狀為倒三角形式，所以輔助支撐選擇在零件中間有直段的部位，這樣輔助的效果比較好，支撐結(jié)構(gòu)也比較好加工，再有零件的頂部需要加工一個(gè)凹槽，將會(huì)產(chǎn)生更大的震動(dòng)，所以采用一個(gè)自適應(yīng)的加緊機(jī)構(gòu)來(lái)輔助零件減少震動(dòng)。

零件采取何種減震結(jié)構(gòu)才能滿(mǎn)足零件的加工要求確實(shí)是一個(gè)難題。過(guò)去常常采用幾個(gè)螺栓在不同位置頂緊零件，但由于螺栓加緊力不固定造成零件加緊變形以及劃傷零件表面，造成零件的二次傷害，所以不可取。本方案采取橡膠圈減震機(jī)構(gòu)和自適件，自適應(yīng)可調(diào)機(jī)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)球可隨意根據(jù)零件高低不同來(lái)夾緊零件，使零件牢固不震動(dòng)。

本工裝方案是為零件車(chē)、銑兩道工序使用而設(shè)計(jì)的，整個(gè)方案主要解決的是零件在車(chē)、銑加工中變形的問(wèn)題。

圖2（減震工裝結(jié)構(gòu)圖）

5減震工裝的實(shí)施過(guò)程：

首先我們?cè)诜桨傅倪x擇上就下了很大功夫，摒棄了以往單用支撐螺釘做輔助支撐的傳統(tǒng)方法，而采用了彈性橡膠棒配合支撐架的結(jié)構(gòu)使這些支撐可以精確地附著在零件的表面上，吸附零件在加工中所產(chǎn)生的振動(dòng)，再配合夾具上層的自適應(yīng)加緊機(jī)構(gòu)使零件更加牢固穩(wěn)定，夾具結(jié)構(gòu)更加合理周密。下面就詳細(xì)介紹一下車(chē)、銑減震工裝的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程和工作原理。

參照?qǐng)D2，首先把要加工的零件定位在定位環(huán)2上，底面靠緊零件1上，并用角向定位銷(xiāo)11插住零件保證零件準(zhǔn)確位置。再轉(zhuǎn)動(dòng)螺釘16帶動(dòng)壓板4壓緊零件的表面，確保10個(gè)壓板全部壓緊零件后再調(diào)節(jié)螺釘22帶動(dòng)夾緊塊5靠近零件表面，保證14個(gè)夾緊塊的橡膠棒24貼在零件表面的力相對(duì)一致就可以，不要力度過(guò)大夾變形零件。然后就可以車(chē)加工零件的上端面，待端面車(chē)加工完后，把支撐環(huán)9及輔助加緊機(jī)構(gòu)10安放在焊接環(huán)組件3上，用螺釘把好，用輔助夾緊機(jī)構(gòu)10夾住零件外邊緣使零件固定，這時(shí)就可以車(chē)加工零件的內(nèi)腔部分，使零件在加工過(guò)程中不會(huì)受到?jīng)_擊力的震動(dòng)，保證了零件的加工精度。由于本零件的銑加工和車(chē)加工工序所需工裝的結(jié)構(gòu)很相似，所以就用一個(gè)夾具完成了兩道工序的加工，使夾具的數(shù)量減少了，加工成本也降低了。

加工成果與結(jié)語(yǔ)

該成果的應(yīng)用，使大型薄壁機(jī)匣零件的減震變形技術(shù)得到了大幅度提高，并且定位基準(zhǔn)精度高，操作簡(jiǎn)便，零件在保證了加工質(zhì)量的同時(shí)，又提高了加工效率。

參考文獻(xiàn)

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