淺析基于滾動軸承滑軌分度的條式擺動夾具設計

丁明月 洪量 張筱

【摘要】對于航空發動機研制過程來說，較大直徑殼體以及盤類多孔或多槽零件的加工非常普遍，尤其是大直徑圓環條式多孔或者多槽零件的加工，因各類設備的局限性導致需通過分度裝置輔助來對此類零件夾具進行完成。因為直徑過大通常情況常規思路進行設計的分度夾具結構也具相應增加導致成本提升，而且隨著分度盤與底座接觸面積的增加摩擦力不斷提升，操作困難程度提升，對于加工質量以及生產效率造成十分嚴重的負面影響。本文針對上述問題的解決方案展開簡單論述。

【關鍵詞】滾動軸承；滑軌分度；條式擺動夾具

本文將航空發動機中較大直徑圓環條式零件的多孔以及多槽加工工藝特點作為切入點，對傳統典型分度裝置設計方案進行突破，從而對兩組滾動軸承實施環規分度新型條式擺動夾具進行創新性研究設計。結構緊湊輕巧且操作更加靈活便捷是該夾具的基本特征，而且其定位加緊更加可靠、分度也更加精確對于此類零件加工質量以及生產效率進行了切實提高。

一、技術方面難點探析

大直徑圓環條式零件多孔以及多槽加工是航空發動機中經常會遇到的情況，小于180度的條式圓環零件占絕大比例。下面本文就某條式圓環零件生產加工為例展開分析，該零件外徑在950毫米，條式部分大約為60度左右，是大直徑圓環條式零件的常見形態。對其采用普通立式鉆床上進行加工必須借助于分度裝置進行，不可避免地對相對龐大笨重的部分進行分度裝置，直接導致分度精度的下降、生產效率的降低以及生產成本的增加，所以說結構簡單操作便捷、運行平穩剛性好且擁有較高分度精度的定位夾緊可靠夾具的設計十分有必要也十分迫切。

二、條式擺動夾具設計技術探討分析

（一）分度裝置概述

由于航空零件工位多且位置要求相對精確，所以分度裝置被越發廣泛的應用于此，其構造形式也十分多樣化，像機械、電磁以及光學等類型都包含在內。通常情況下，一般機械加工過程中機械分度裝置應用最為廣泛。其構成部件主要包括分度銷、分度盤和鎖緊機構等；其工作過程也十分簡單便捷，在分度盤圍繞轉軸旋轉時分度銷對分度盤孔座進行插入從而確定所需工位，然后再利用鎖緊機構對分度盤進行緊固后將一端面貼近夾具底座后實施加工過程；對于分度裝置同樣具有不同的分類方式，通常情況下將活動部分作為分類依據進行移動式和回轉式拆分，目前階段實際生產過程中對回轉式分度裝置較多采用，孔盤以及側面齒槽為常用形式。

（二）傳統分度夾具結構特點分析

孔盤式為傳統分度夾具最為常見形式，軸向回轉孔盤式更是最為常用。有若干孔分布于端面以對不同分度要求進行滿足，另外為對其耐磨性能進行提高通常制造時對于每個分度孔都進行了淬火襯套裝置。小零件占較小空間且使用便捷可靠，也容易保證分度精度是其基本結構優勢，但當進行較大尺寸零件加工時會導致夾具的笨重以及龐大，由于轉動接觸面增加摩擦系數也隨之提升，對操作分度與精度要求造成較大影響，所以其中夾具對于大直徑圓環條式零件的多工位加工需求無法滿足。

（三）新型條式擺動夾具設計方案探究分析

將大直徑圓環條式零件的基本工藝特點作為根本依據并且經過現場實踐論證，最終決定對新型條式擺動夾具采用滾動軸承滑軌分度的設計方案，此種新型夾具為對大直徑圓環條式零件多孔加工進行滿足而設計，在底座雙側面進行滾動軸承的支撐并通過滑動加以分度加工內外圓周表面孔。另外為了對工件加工部位變形的情況進行預防，不僅在內表面圓周采用滾動軸承定位操作，此外還會采取一凸圓弧面定位塊用于中心主要受力區域，對加工的穩定性進行提高。加工分度則由分度插銷由中心部位進行插入再加鉆模板以及鉆套對鉆孔正確位置進行保證，同時也是對加工分度進行保證，分度板兩邊圓柱銷手柄的來回擺動對分度操作進行實現。為了對操作便捷性進行提高的同時對加工成本進行降低對底座另外表面支靠分度板，其區別在于是將凹圓弧面定位塊在外圓周表明的中心受力處進行定位。

（1）對于滾動軸承必須對其額定靜負荷與最小徑向受力負荷進行充分考慮，要確保其可對滾動軸承上所有載荷進行滿足，尤其是在鉆孔操作時所產生的向下鉆削力。

（2）應用于外圓周表面導向套筒材料選擇。此套筒的主要作用是對滑動軌道導向作用進行限定，所以材料過硬會對工件造成損傷，太緊又會對滑動造成負面影響；材料太軟又無法滿足導向作用，看似應用但實際毫無作用。此處使用套筒耐磨耐疲勞是基本要求，摩擦系數要控制在合理范圍之內，既要保證滑動的便捷性還要保證不會在滑動過程對工件造成損傷。最后經多次試驗以及理論支持決定對MC尼龍進行應用，強度、剛度均相對較強是其根本特性，另外在耐熱以及耐磨方面都比一般尼龍占優勢，0.15～0.25為其摩擦系數范圍值，在軸承以及渦輪等受力類零件被廣泛應用，對于較高荷載較高溫度且少潤滑甚至于無潤滑的工作場合十分適用，在此處的應用對滑動軌跡以及定位精度進行了有效保證。

三、結語

綜合上述，現階段此種新型夾具已然投入使用且取得了非常不錯的成績，是技術創新的巨大成就。具體實踐結果證明此設計不僅新穎而且布局更加合理，結構也更加輕巧緊湊，定位加緊功能更是十分可靠，對分度精度進行了有效保障的同時提高了生產效率，可在大直徑圓環條式多孔或者多槽零件加工區域大力推廣應用，具有推動生產促進行業發展的積極意義。

參考文獻

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