火焰筒氣膜孔鉆孔夾具的設計

李志明 李 碩

（1.錦州歐仕包裝機械有限公司，遼寧 錦州 121000；2.沈陽黎明航空發動機集團有限責任公司，遼寧 沈陽 141000）

火焰筒氣膜孔鉆孔夾具的設計

李志明1李 碩2

（1.錦州歐仕包裝機械有限公司，遼寧 錦州 121000；2.沈陽黎明航空發動機集團有限責任公司，遼寧 沈陽 141000）

發動機火焰筒中的氣流通過前段氣膜孔，使高溫燃氣與發動機基體隔離，起到冷卻作用。該零件特點是直徑較大、壁薄（Ф648mm，1.5mm），鉆孔位置在角度面上，孔的數量較多，排列緊密。導致它的可靠性較差，易發生變形。在鉆具設計中除考慮可靠性、定位、壓緊外，還要考慮幾次分度的問題。

氣膜孔；夾具；設計；變形

在機械加工中機床夾具的應用較為關鍵，其設計是否得當直接會對加工產品的質量造成影響，工件的生產率以及可靠性都直接受到夾具設計的影響。因此，在加工過程中加工的關鍵便在于機床夾具。此外針對于專用機床對于夾具的要求更為嚴格，現代航空制造以及精密儀器生產都需要機械加工具有可靠性。

在實際的生產中，鉆床夾具應用的最為廣泛，并且具有多種結構形式，根據加工所需要的具體情況對夾具的結構形式進行確定選擇。

1 被加工零件分析

在外氣膜上具有秘籍的小孔。因此較為容易變形，在性能上可靠性不高。應用中除了需要對鉆具的壓緊科可靠性進行考慮外，還需要對分度的次數問題進行考量。

2 方案

如何對零件定位的各種問題進行綜合分析，做到方案的正確選擇，是在夾具設計中可靠性保障的核心點。工藝會對定位基準、加工方向以及壓緊面進行規定，按照工藝要求，該種夾具可以提供兩種加工方案。但是需要注意的是應當保證水平工作臺同鉆孔中心線始終是垂直的，這是兩種加工方案在應用中都必須具備的。

第一種方案將零件放在了模板內，鉆孔加工方向是由外向內，但是這種加工方式使得零件在定位以及壓緊過程中都需要進行倒裝，這樣的方式使得零件的定位以及安裝壓緊等操作都極其不便。而另一種方案則是將零件放在外面，相對于模板零件具有較大的直徑，因此模板在零件內部，將打孔方向設定為由內向外，無論是操作的方便程度還是零件的定位、壓緊和可靠性都具有很大的優勢，因此該鉆具采用了第二種方案作為設計方案。

3 鉆床夾具

鉆床夾具主要作用是對工件進行固定，保證刀具旋轉軸線定位準確，能夠找到準確的工件加工店的基礎，依照工件的實際形狀以及特征對鉆具的形式進行選擇，以此保證加工的可靠性。

以零件的合格作為基礎，首先應當保證夾具能夠達到以下標準要求：

1）當在夾具中進行工件的安裝時，可以保證定位具有可靠性。2）在加工時，在外力作用以及加工時的切削力作用，可以保證位置不變。

該套鉆具，根據圖1所示。

圖1 夾具結構示意圖

（一） 夾具的結構設計

該夾具以軀座為機體，將各個結構固定在夾具的軀座機體上。根據工藝要求，被加工孔的方向與旋轉中心軸成57°角，所以，為使鉆模板引導孔中心線垂直于水平工作臺，保證加工要求，故在軀座的水平面與定位面之間形成一個57°±30″的角度。

轉動分度是工件加工必要的步驟，因此在對夾具進行設計時，需要設計出能夠具有中心定位的轉動軸，將其作為夾具的軸線基準，以該軸線為中心對夾具其余部件技術要求予以保持。夾具的定位轉軸機構主要是保證工件在加工中，使其中心軸線保持不變，保證分度盤和工件的正常回轉。由于被加工零件的直徑較大，鉆孔的數量較多，為便于加工和使用，設計時分別在分度盤與軀座之間安裝了滾珠板，在軀座的滾珠板上面，安裝了一個在圓周均布裝有60個直徑為Ф10mm的鋼球的滾珠架，里面放有鋼球。這樣就減少了分度盤與軀座之間的摩檫力，轉動起來比較靈活。

對零件進行加工時，其加工特點在上文中已經提到，由于直徑較大并且零件壁較薄，需要鉆的孔有較為秘籍，且數量較大，所以會造成零件零件的剛性受到影響，容易發生形變。以零件剛性提高以及形變量降低為基礎，在設計上采用的壓緊機構以及定位機構上下使用止口。

（二）工作原理

首先將需要加工的零件放置在定位件中，并將零件上的焊縫同定位件中心左側的32°24′刻線相對齊，在該位置上，通過螺母的擰緊進行固定。并對No27螺釘進行擰緊。然后將中心定位軸進行旋轉，并對分度裝置No8件插銷在驅座徑向上的左側進行固定，插入分度盤齒槽，對第一次分度的孔進行加工，數量為225個，進一步旋轉中心定位軸，進行第二次分度孔的加工，數量同樣為225個，一次完成450個孔的加工。

結語

該種夾具結構已經在機械設加工領域得到了認可和廣泛的推廣使用，并且在實際的生產中證明，其能夠保證加工產品質量具有極高的穩定性，并沒有發現存在不良狀況。徹底解決了傳統使用的沒有可靠性設計夾具的不足和缺陷。例如，之前使用的夾具沒有可靠性設計因此生產的產品之間的互換性以及一致性較差；并且公差浮動不具有可循的規律；雖然鉆孔單個看位置合格，但是從整體上講孔系的位置不具有可靠性。但是通過這種可靠性的新型設計，就避免了上述缺陷的出現，并且該種夾具能夠進行進一步改進，將分度機構可靠性進一步予以提高。

[1]張寶誠，劉孝安．航空發動機可靠性和經濟性[M]．北京：國防工業出版社，1998.

[2]沈鴻．機械工程設計手冊[M]．北京：機械工業出版社，1982.

[3]陳光．航空發動機可靠性指標、保證、提高可靠性的措施以及典型發動機故障分析[M]．北京：1991．

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.126