普通拉床加工精密雙斜榫齒槽的夾具設計

【摘要】根據普通拉床的結構特點，從拉削加工原理入手，經分析計算，設計出在普通拉床上加工精密雙斜榫齒槽的夾具，充分發揮了現有設備的加工能力，極大地降低了生產成本。

【關鍵詞】普通拉床；雙斜榫齒槽；夾具；差動分度

榫齒槽加工一般采用成熟的拉削成型工藝，該工藝特點為：采用高速拉削設備，在一次 走刀中可完成榫齒槽的粗精加工，型面輪廓由拉刀制造精度保證，有非常高的生產效率與加 工精度。而某發動機高壓壓氣機1級風扇轉子鼓筒具有外錐直徑小（最大外徑僅為156mm），長徑比大等特點，因此，圓錐面上均布的多個雙斜榫齒槽的拉削已超過現有高速臥拉設備加工的直徑范圍，此設備不宜選用。經調研論證，決定利用7A520普通臥式拉床加工榫齒槽進行科研攻關。普通拉床自身不具有分度、二次起度及拉刀引導功能，利用該設備曾加工過較大直徑零件的單斜度榫齒槽，而對于小直徑零件上的大角度雙斜榫齒槽的高精度拉削尚屬首次，巨大的拉削力極容易使零件在加工過程中因振動產生位移，使夾具發生變形。因此，需要設計分度、二次起度、拉刀引導三位一體的夾具，并保證夾具在緊湊的空間有足夠的定位精度和剛性，以滿足工序要求。此類工裝涉及面廣，結構復雜，應充分考慮機床、刀具、工件、操作等諸多制約因素，精心設計，以保證加工的順利進行。

1. 零件結構特點及加工難度

1級風扇轉子鼓筒是某發動機的關鍵結構件，其形狀復雜，材料為鈦合金（TC11），在 直徑為156mm的圓錐面上均布有22個精密的榫齒槽，榫齒槽中心線平面與軸線夾角為37.45°，槽底與圓柱母線夾角為78.65°，為典型的雙斜榫齒槽結構。此22個榫齒槽的加 工為最關鍵工序，在普通拉床上加工此類零件在公司尚屬首次，這對夾具的設計提出了很高 的要求。

2. 夾具設計

2.1夾具設計難點分析。

2.1.1普通拉床沒有周向分度機構，必須由夾具實現分度。該零件要求22等分，而拉削工藝為通過式加工，必須在小于槽底徑（R62.209mm）的范圍內實現22等份的分度，并且要有足夠的分度精度；用一般的分度方式設置分度孔十分困難。

2.1.2普通拉床的床頭與床身均無轉度裝置，而該工序要求工件在三維方向的兩次轉度，只能將其轉換到夾具定位面上實現，以保證榫齒槽在拉床運動方向上為正確的加工位置。

2.1.3普通拉床由于導軌精度較底，在拉削高精度零件時采用拉刀柔性連接，工件自身引導（如花鍵槽拉削）或在夾具上設置拉刀引導裝置的方法來保證拉刀運動精度。

2.1.4拉削過程為全型面切削，有很大的拉削力（為數噸至數十噸），為避免工件變形及加工過程中的讓刀現象，工件必須可靠定位夾緊，夾具應有足夠的剛性與強度。針對以上難點，在充分了解工藝要求、深入現場調研的基礎上，確定了合理的夾具整體 設計方案，通過復雜的空間角度計算，解決了上述難題，設計制造出普通拉床加工精密雙斜 榫齒槽的夾具。